第三层交换技术下的第三层交换机其实是一种工作在OSI第三层（网络层）的一种路由设备，但由于第三层交换机的速度极快，可以与第二层交换技术的速度媲美，因此人们仍然把它称为交换机——但是名字是“第三层交换机”或者“路由交换机”。
第三层交换机是一个具有路由功能的路由器和具有交换功能的交换机的有机结合体，而不是简单的把路由器设备的硬件和软件简单地叠加在交换机上。在三层交换机中，路由选择仍由路由器完成，但路选的结果被交换机保留在路由缓存器（路由表）中。这样一来，远程访问的数据流中只有第一个数据包经过路由器，后面所有数据包都可以不经过路由器，而直接由交换机来查询路由表后进行转发。