รูปแบบการแกะสลักที่รู้จักกันในชื่อการแกะสลักเลเซอร์ 3D เป็นประเภทของการแกะสลักพิเศษที่เกี่ยวข้องกับการแกะสลักบนพื้นผิวสามมิติบนขอบมากกว่าหนึ่งครั้งหรือสร้างภาพ 3 มิติที่มีระดับความลึกที่แตกต่างกัน การแกะสลักด้วยเลเซอร์ซึ่งใช้เลเซอร์แทนการตัดเป็นสิ่งที่ดีกว่าในกระบวนการ 3 มิตินี้เพราะมันสามารถขุดลงบนพื้นผิวได้โดยง่ายโดยไม่ได้ตั้งใจเข้าไปสักหน่อยหรือชนเครื่องหมายก่อนหน้านี้โดยบังเอิญ ภาพที่จะใช้กับการแกะสลักเลเซอร์แบบ 3D นั้นมักนำมาจากภาพระดับสีเทาและผู้ปฏิบัติงานต้องทราบวิธีการปรับเทียบระดับสีเทาเพื่อให้ได้ความลึกและผลกระทบที่เหมาะสม นอกจากนี้ยังมีช่างแกะสลักเลเซอร์พิเศษที่สามารถแกะสลักใต้พื้นผิวของแก้วหรือคริสตัลเพื่อสร้างภาพ 3 มิติภายในวัสดุ
รุ่นที่ง่ายที่สุดของการแกะสลักเลเซอร์ 3D คือเมื่อมีการสลักมากกว่าหนึ่งด้านของวัตถุ 3 มิติในเวลาเดียวกัน ตัวอย่างเช่นหากมีคนต้องการลูกบาศก์สลักมันจะใช้เวลาน้อยกว่าที่จะแกะสลักหลายด้านในครั้งเดียวกว่าที่จะทำในแต่ละด้าน อุปกรณ์แกะสลักประเภทนี้ใช้เลเซอร์สองตัวหรือมากกว่าพร้อมกันและผู้ใช้จะต้องใส่ด้านทั้งหมดลงในโปรแกรมอย่างถูกต้องไม่เช่นนั้นการแกะสลักจะผิด
โดยทั่วไปแล้วการแกะสลักเลเซอร์ 3 มิติใช้เพื่อสร้างภาพ 3 มิติที่มีความลึก ตัวอย่างเช่นกับช่างแกะสลักทั่วไปภาพแบนพร้อมเส้นที่แนะนำความลึกจะถูกวางลงในวัสดุ การแกะสลักนั้นคล้ายกับการแกะสลัก 3 มิติซึ่งทั้งคู่ขุดลงไปในวัสดุเพื่อสร้างฉากหน้าและฉากหลังที่แตกต่าง ด้วยการแกะสลักสิ่งนี้จะกระทำผ่านความเข้มของแสงเลเซอร์
Sub-surface laser engraving (SSLE) เป็นวิธีการแกะสลักเลเซอร์ 3 มิติที่ไม่ได้แกะสลักบนพื้นผิวของวัสดุ แต่อยู่ภายใต้มัน โดยปกติจะทำกับคริสตัลหรือแก้วเพราะวัสดุอื่นที่ไม่โปร่งใสจะไม่สามารถแสดงภาพได้ SSLE ใช้สำหรับรายการส่งเสริมการขายและมักทำให้คนเกาหรือถูพื้นผิวของคริสตัลหรือแก้วสงสัยว่าช่างแกะสลักได้ภาพภายในวัสดุโดยไม่ทิ้งรอยบนพื้นผิว
เครื่องแกะสลักเลเซอร์ 3 มิติส่วนใหญ่มีภาพ 3D ตั้งค่าด้วยภาพระดับสีเทา ระหว่างขาวดำมี 256 เฉดสีเทา ยิ่งใกล้ขาวมากน้อยถูกตัดออกไป ยิ่งใกล้กับสีดำวัสดุมากขึ้นจะถูกตัดออกไป ด้วยการรู้วิธีการระบายสีภาพอย่างถูกต้องผู้ปฏิบัติงานช่างแกะสลักจะสามารถตัดเข้าไปในวัสดุได้อย่างถูกต้อง


