Layer-3-Switche stammen aus dem OSI-Modell (Open System Interconnect Modell), einem Referenzmodell, welches die Netzwerkkommunikation erklärt. Dieses Modell hat 7 Layer, wobei sich Layer-3-Switche auf Layer 3, der Vermittlungsschicht, befinden.
Layer-3-Switche besitzen neben den Fähigkeiten von Layer-2-Switche (Switching) auch Routingfähigkeiten. Sie sind für das Routing, der Zuordnung von Datenpaketen durch IP-Adressen, zuständig. Außerdem können sie mehrere LANs und VLANs miteinander verbinden. Die Verbindung mit dem Internet (WAN) durch einen Router ist allerdings nicht bei allen Layer-3-Switchen möglich. Ein großer Unterschied zu Layer-2-Switches ist die Kommunikation von netzwerkfähigen Geräten. Diese ist nicht nur innerhalb, sondern auch außerhalb eines Netzwerkes möglich.
Vorteile sind bspw. verbesserte Sicherheitsprotokolle, Verwendung von logischer Adressierung, Verbindung von verschiedenen Subnetzen oder die Untergliederung eines einzelnen LAN in zwei oder mehrere virtuelle LANs (VLANs). Nachteile hingegen sind höhere Kosten, zusätzlicher Verarbeitungsspeicher und Rechenleistung nötig und eine Konfiguration und Verwaltung erforderlich. Layer-3-Switche sind vielseitige Netzwerkgeräte, welche in komplexen Netzwerkinfrastrukturen eingesetzt werden. Sie steuern den Datenverkehr und erleichtern die Kommunikation zwischen verschiedenen Teilnetzen.