К трехмерным комбинаторным объектам относятся отдельные сложные формы и группы форм, образуемые из повторяющихся унифицированных частей любой мерности, которые упорядоченно группируются преимущественно по всем трем пространственным измерениям. В этот класс входят такие произведения архитектуры и дизайна, как здания из объемных блок-комнат, агрегатные станки и машины, некоторые виды секционной мебели, унифицированное выставочное оборудование, детское гимнастическое и игровое оборудование, конструкторы-игрушки. К нему также принадлежат формы-структуры типа трехмерная розетка, в которых все три габаритных размера - одного порядка более широко (некоторые многошпиндельные центрально-симметричные станки, конусообразная люстра со многими одинаковыми светильниками, большинство центрально-симметричных сооружений и т. д.).

Трехмерные комбинаторные формы состоят из различных по геометрии, физической структуре, конструкции и утилитарно-функциональному назначению унифицированных типоэлементов: монолитная или ячеистая форма-соответственно из сплошных или пустотелых объемных блоков, пространственная решетчатая конструкция - из стержневых элементов, ячеисто-коробчатая структурная форма из пластинчатых деталей, а также из различных сочетаний и комбинаций типовых элементов разной мерности.

К образованию форм этого класса относятся такие типовые комбинаторные задачи: 1) типа решетка по точечной матрице; 2) типа плотнейшая трехмерная укладка; 3) общего вида - типа конструктор. Как и в двумерной комбинаторике, все задачи трехмерной комбинаторики рассматриваются па двух взаимосвязанных уровнях - на геометрическом и на уровне практического утилитарно-конструктивного применения.