3차원 GIS는 기존의 2차원 GIS가 갖는 한계를 극복하고 다양한 응용분야에서 3차원 지리 정보의 처리 및 활용을 연구하는 분야로, 3D 공간 Data Models, 공간 database 관리기술, 인터넷 응용 기술, 대용량 데이터 베이스 응용 기술, 실시간 대용량 자료 처리 기술, 3차원 그래픽 처리 기술, 가상 현실 기술 등의 제반 요소 기술들이 종합적으로 적용 되는 분야이다.

3차원 지형과 시설물이 연동 관리되고 3차원 공간 지리 정보가 위상학적인 자료 구조에 의해 유동적이고 능동적으로 관리되므로 3차원 공간 정보의 검색, 편집, 분석이 가능하고 사용자 질의 처리 및 몰입적 상호작용을 지원하여 사용자로 하여금 현실 같은 가상 세계에서 도시공간과 지리학적 문제점들을 더욱 빠르고 쉽게 이해하도록 하는 역할을 한다.

3D 공간정보 구축, 관리 및 공간 data 분석기술, LiDAR와 센서 데이터를 이용한 3D 도시모델링, 3D Geo-Visualization 등이 있다.