Graveringsformen som kallas 3D-lasergravering är en speciell typ av gravyr som går ut på att antingen gravera på en tredimensionell yta på mer än en kant åt gången, eller skapa en 3D-bild med olika djupnivåer. Lasergravering, som använder en laser istället för en skärbit, är bättre i denna 3D-process, eftersom den lätt kan gräva in i ytan utan att en bit av misstag kommer i vägen eller träffar tidigare gravyrmärken. Bilden som ska användas med 3D-lasergravering är vanligtvis tagen från en gråskalebild, och operatören måste veta hur man kalibrerar gråskalan för att uppnå rätt djup och effekt. Det finns också speciella lasergravörer som kan gravera under ytan av glas eller kristall för att skapa 3D-bilder inuti materialet.
Den enklaste versionen av 3D-lasergravering är när mer än en sida av ett 3D-objekt graveras in samtidigt. Till exempel, om någon vill ha en kub graverad, kommer det att ta kortare tid att gravera flera sidor samtidigt än att göra varje sida individuellt. Denna typ av graveringsutrustning använder två eller flera lasrar samtidigt, och användaren måste ha alla sidor inlästa i programmet korrekt, annars kommer graveringen ut fel.
Vanligare är att 3D-lasergravering används för att skapa en 3D-bild med djup. Till exempel, med en vanlig gravör kommer en platt bild med linjer som tyder på djup att placeras i materialet. Carving liknar 3D-gravering genom att båda faktiskt gräver bort materialet för att skapa en visuellt distinkt för- och bakgrund. Med gravering sker detta via olika laserintensiteter.
Sub-surface lasergravering (SSLE) är en 3D-lasergraveringsmetod som inte graverar på ytan av materialet utan under det. Detta görs vanligtvis med kristall eller glas, eftersom andra, icke-transparenta material inte skulle kunna visa bilden. SSLE används för reklamartiklar och låter ofta människor skrapa eller gnugga ytan på kristallen eller glaset och undra hur gravören fick en bild inuti materialet utan att lämna märken på ytan.
De flesta 3D-lasergraveringsmaskiner har 3D-bilden inställd med en gråskalebild. Mellan svart och vitt finns det 256 nyanser av grått. Ju närmare vitt, mindre skärs bort; ju närmare svart, desto mer material skärs bort. Genom att veta hur man korrekt färglägger en bild kommer gravörsoperatören att kunna få rätt skärning i materialet.