三維空間指的是長、寬、高三個維度所構成的空間。而且日常生活中使用的“三維空間”一詞，常常是指三維的歐幾里德空間。點的位置由三個坐標決定的空間。客觀存在的現實空間就是三維空間，具有長、寬、高三種度量。數學、物理等學科中引進的多維空間的概念，是在三維空間的基礎上所做的科學抽象。也叫三度空間。

“維”這里表示方向。由一個方向確立的直線模式是一維空間，一維空間具有單向性，由Х向兩頭無限延伸而確立。由兩個方向確立的平面模式是二維空間，二維空間具有雙向性，由X,Y兩向交錯構成一平面，由雙向無限延伸而確立。同理，三維空間呈立體性，具有三向性，分別為X,Y,Z三向構成一空間立體，由三向無限延伸而確立。四維空間呈時空流動性，被X,Y,Z和時間(T)四個方向共同確立。

在現代相對論理論產生之前，哲學家和科學家普遍把空間和時間看作是物質存在的兩種形式，它們雖然都是物質所不可缺少的存在形式，但彼此之間是互不影響的，因而是可以相對分離的。因此，人們把“一維時間”和“三維空間”相分離。

相對論產生之后，時空觀發生了一個巨大變化，原來被認為是彼此無關的時間和空間，在相對論中被看成是與運動著的物質密不可分，而且它們之間也是密不可分的物質的存在形式，由此形成了以空時統一觀念為基礎的“四維空間”的概念。