三層交換機工作於OSI參考模型第三層，並不是指交換機有三層東西。
三層交換機就是具有部分路由器功能的交換機。三層交換機的最重要目的是加快大型區域網內部的資料交換，所具有的路由功能也是為這目的服務的，能夠做到一次路由，多次轉發。對於資料包轉發等規律性的過程由硬體高速實現，而像路由資訊更新、路由表維護、路由計算、路由確定等功能，由軟體實現。
在企業網和教學網中，一般會將三層交換機用在網路的核心層，用三層交換機上的千兆埠或百兆埠連線不同的子網或VLAN。不過應清醒認識到三層交換機出現最重要的目的是加快大型區域網內部的資料交換，所具備的路由功能也多是圍繞這一目的而展開的，所以它的路由功能沒有同一檔次的專業路由器強。畢竟在安全、協議支援等方面還有許多欠缺，並不能完全取代路由器工作。
