三段河阶地之最高位，故称之「三层」。
历史.台湾清治末期至日治初期，三层地区为一街庄，称为「三层庄」，隶属于海山堡。该庄东北与乌涂窟庄为邻，东南与蕃地为邻，西南边为新溪洲庄，西北边为内栅庄、田心仔庄、石墩庄。1901年（日治明治三十四年）11月，全台设置二十厅，该庄隶属于桃仔园厅。1903年（明治三十六年），改名桃园厅。1909年（明治四十二年）10月，合併二十厅为十二厅，该庄隶属不变。1920年（大正九年），废十二厅改设五州二厅，该庄改制为「三层」大字，隶属于新竹州大溪郡大溪