三層交換機是具有部分路由器功能的交換機，工作在OSI網絡標準模型的第三層：網絡層。

三層交換機的最重要目的是加快大型局域網內部的數據交換，其路由功能也是為這一目的服務的。對于數據包轉發等規律性的過程，三層交換機通過硬件高速實現，而像路由信息更新、路由表維護、路由計算、路由確定等功能，則由軟件實現。

此外，三層交換機還具有學習和建立MAC表、VLAN劃分以及路由功能等特性。它既可以工作在協議第三層替代或部分完成傳統路由器的功能，同時又具有幾乎第二層交換的速度，且價格相對便宜。因此，在企業網和教學網中，一般會將三層交換機用在網絡的核心層，用三層交換機上的千兆端口或百兆端口連接不同的子網或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局域網內部的數據交換，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。在實際應用過程中，典型的做法是：處于同一個局域網中的各個子網的互聯以及局域網中VLAN間的路由，用三層交換機來代替路由器，而只有局域網與公網互聯之間要實現跨地域的網絡訪問時，才通過專業路由器。