任天堂3DS
，是任天堂于2011年至2020年推出的攜帶型遊戲機，為任天堂DS的后续机种。最大特點是利用了视差障壁技術，讓使用者不需配戴任何特殊眼鏡即可裸眼感受到立體3D圖像效果。该平台向下兼容任天堂DS和任天堂DSi的軟體。
任天堂3DS有五个衍生机型，分别是2012年7月发售的大屏幕版本任天堂3DS LL/XL；2013年10月在欧美发售的廉价型号任天堂2DS；2014年10月起在日本发售的新任天堂3DS与新任天堂3DS LL/XL；以及于2017年7月起发售的新任天堂2DS XL。
2012年9月28日台灣以及香港地區同步發行繁體中文版的「Nintendo 3DS」以及「Nintendo 3DS XL」。2012年11月1日中国大陆地区由神游科技发行的简体中文版“iQue 3DS XL”（神游DS双屏互动多媒体系统）主机正式公布，12月1日起陆续供货发售。
自從1980年代以來，任天堂就已經嘗試過不少立體3D技術，而在1988年於FC磁碟機發行的《任天堂方程式賽車 2：3D 拉力賽》（Famicom Grand Prix II: 3D Hot Rally）是任天堂首次嘗試運用立體3D技術的首款遊戲，玩家只要在螢幕使用特殊眼鏡觀看特別畫像就會有3D效果。在1995年，GB的發明者橫井軍平開始開發了首款具備立體3D影像功能的Virtual Boy主機，然而該主機發售日期比預期早了許多，使得任天堂得以空出更多資源研發新主機任天堂64，最後VB終究成為了失敗的產品。宮本茂曾表示他並不滿意VB主機所表現的線條模型和主機的實用性，不過他卻覺得這個設計概念是很先進的。
VB主機的失敗讓任天堂懷疑了立體3D遊戲的可行性，儘管如此，任天堂還是在其他產品上深入研究3D技術。於2001年發售的任天堂GameCube主機是第二款具備立體3D影像的遊戲主機，NGC的性能得以處理立體的3D影像功能，然而只有一款遊戲《路易吉洋樓》展示了這個技術，在當時3D液晶顯示器並不普及，且擁有高昂的價格，這項功能最終沒有使用在成品上。
任天堂後來曾把現在3DS的3D技術使用在GBA上，然而任天堂並不滿意這項實驗，因為在當時這樣GBA的螢幕解析度上，並不能精確地表現良好的效果。隨著任天堂DS的發展以及山內溥堅持的研究，任天堂成功地在時雨殿主題公園中展示了3D技術，在主題公園的遊客可以使用DS提供的嚮導指南軟體。雖然沒有大量生產，但任天堂擁有豐富的研究和開發經驗，後來用於現在的3DS上。
在2009年底，就已經有關於DS後續機的一些臆測消息出現，該年10月中旬，新聞媒體「Tech Tabloid」報導了圖形處理器（GPU）的生產商Nvidia已經獲得了新產品將使用該公司處理器產品的合約，並表明新產品將使用Nvidia Tegra系列的單核心晶片。一個月之後，岩田聰社長提到了未來任天堂新型的攜帶型遊戲機的一些內容，表示手機的3G行動網路功能並不適合任天堂的玩家們，但對於亞馬遜所推出的kindle產品上的「Whispernet」非常有興趣，因為用戶可以使用免費的3G行動網路進行網路交流。
任天堂表示在釋出DS的原型機之前，就已經對一些攜帶產品的動態感應器、陀螺儀感到興趣。在2010年1月，據傳岩田聰在朝日新聞上的某些評論導致間接證實，任天堂DS的後續機將會加入陀螺儀。2010年2月，一個電視遊戲網站「Computer and Video Games」報導指出DS後續機的軟體開發工具包是優先給予神奇寶貝股份有限公司使用，據一間未公布名稱的第三方遊戲工作室透露的內幕，後續機採用了比iPhone動態感應器更好的相似硬體。
2010年3月23日任天堂正式發表新聞稿指出將推出DS主機的後續機「任天堂3DS」。據某些業界人士透露，任天堂發表的新聞稿可能是為了分散剛推出不久的任天堂DSi LL注意力，且搶先日本媒體一步發表一些有關新產品的資訊。2010年4月，一份由三美電機提交給美國聯邦通信委員會（FCC）疑似為3DS內部零件硬體的圖片，分析指出3DS的特色可能是使用了DS系列主機從來沒使用過的15：9寬比例螢幕以及一個相當類似PlayStation Portable的類比搖桿。
2010年6月，電視遊戲網站IGN報導說根據「一些有3DS開發經驗的製作人」，指出3DS的系統處理能力「遠遠地超過Wii」，而且它的3D圖形處理器使得遊戲 「能夠接近XBOX360和PlayStation 3的視覺畫面效果」。他們還說3DS並不使用Nvidia Tegra系列的行動處理晶片。
最後，3DS主機終於在2010年6月15日舉辦的2010年E3展上公開露面。3DS首個公開遊戲畫面的遊戲是《新·光神話 帕爾提娜之鏡》，其後還公布了許多计划登陆3DS的第三方游戏，包括史克威爾艾尼克斯的《王國之心3D》、《Final Fantasy》系列，科樂美的《潛龍諜影 食蛇者 3D》，华纳兄弟互动娱乐的《蝙蝠俠》，育碧軟體的《刺客信条：失落的遗产3D》（后取消开发），卡普空的《惡靈古堡 啟示》、《超级街头霸王IV 3D》以及Activision的《DJ英雄》。在展會结束之後，任天堂又公布了一批准备登陆3DS的游戏，包括《瑪利歐賽車7》、《来吧！动物森友会》、《星際火狐64 3D》以及《薩爾達傳說 時之笛 3D》。任天堂3DS最终上市的成品和E3展示的样机有些许出入。
2010年9月29日，日本任天堂舉辦了「Nintendo Conference 2010」並宣布日本3DS的發售日在2011年2月26日，同時也發表一些3DS的細節，包括內建Mii工作室、懷舊平台（包含Game Boy和Game Boy Color以及重製的「3D 經典」系列）、充電座、多任务处理、擴增實境遊戲、附带2GB記憶卡用於儲存遊戲內容以及最終定名的「瞬缘连接」和「悄然连接」。首發將推出水波藍與宇宙黑兩款顏色，初期定價為25000日圓，而最終的主機設計也於此日確定。
2011年1月19日，任天堂的北美分公司和歐洲分公司分别在美國紐約和荷蘭阿姆斯特丹舉辦发布會 ，並在发布會中公布了許多与任天堂3DS有关的資訊。发布会上公布了北美地區3DS的上市日期为2011年3月27日，定價為249.99美元；歐洲地区的上市日期为2011年3月25日，定价则由當地零售商決定。但大多數零售商采用的售卖價格來自英國當地的初期售價：219.99英镑和229.99欧元。但某些零售商（例如亚马逊）已經把3DS的售价降得到比索尼电脑娱乐（SCE）於2011年1月26日公布的PSP後續機PlayStation Vita還要低。 日本任天堂本部於2011年1月8日到10日，舉辦了3DS體驗會「Nintendo World 2011」並公布了首發陣容。而英國任天堂於2011年2月在英國舉辦了四場名為「眼见为实（Believe Your Eyes）」的體驗會，最开始只邀請任天堂俱樂部的會員參加，之後向一般民眾开放報名。澳洲任天堂則於同年3月，在西田集團旗下的購物中心舉辦了一些小规模體驗會。
日本當地的零售商和商家指出首發將釋出40萬部的3DS。首发游戏包括《实况足球 3D足球》、《超级街头霸王IV 3D》、《戰國無雙 編年史》、《立體益智泡泡龍 3D》、《任天猫狗》、《山脊赛车 3D》、《巨兽战争：恐龙 3D》、《雷頓教授與奇蹟假面》共8款。而在2011年2月26日推出之後的當週週末，3DS總共賣出37.4萬-{zh-hans:台;zh-hk:部;zh-tw:台;}-主機。在這一週，首發陣容的《雷頓教授與奇蹟假面》總共賣出11.9万套，使它成為首發陣容中最暢銷的遊戲。同時它也是該週所有平台軟體銷量的第三名。
在美國，任天堂則宣稱美國第一天的銷售規模是美國任天堂推出過的攜帶型遊戲機之中最盛大的，根據NPD集团的調查，2011年3月美國任天堂釋出了50萬部3DS，而在發售日該週總共賣出44萬-{zh-hans:台;zh-hk:部;zh-tw:台;}-主機。
在歐洲，任天堂3DS在上市头两天就賣出了30.3萬-{zh-hans:台;zh-hk:部;zh-tw:台;}-主機，而英國光是在上市首週就賣出了11.3萬-{zh-hans:台;zh-hk:部;zh-tw:台;}-主機，使3DS成為任天堂有史以來在英國推出最成功的產品。
截止2011年3月末，任天堂公司在全球賣出361萬-{zh-hans:台;zh-hk:部;zh-tw:台;}-3DS，低於任天堂所預期的400萬-{zh-hans:台;zh-hk:部;zh-tw:台;}-。
之后，由于主机定价高昂、缺乏游戏支持，任天堂3DS陷入了销售淡期。为了摆脱这一困局，任天堂社長岩田聪於2011年7月28日宣布，從2011年8月11日起，日本版主機将售價降至15000日圓，北美版主机降至169.99美元。而对于降价之前（2011年8月10日以前）购买3DS主机、且使用過任天堂eShop的用戶，可成為「大使计划」（）參加者，获赠二十款遊戲作为补偿，內容為懷舊平台FC遊戲機和Game Boy Advance遊戲各十款，其中GBA遊戲為非賣品。
2011年12月27日，任天堂舉辦了「Nintendo Direct 2011.12.27」網路發表會。在发表会上任天堂宣布《超級瑪利歐3D樂園》、《瑪利歐賽車7》、《魔物獵人3G》三款遊戲銷量突破百萬。几乎与此同时，任天堂3DS在日本地區的銷量也突破了400萬大关。
降价后的3DS销量猛增，并成功在2011年的年末商战打败刚刚上市的PlayStation Vita。截止至2011年12月的調查，3DS已經在全球賣出1503萬-{zh-hans:台;zh-hk:部;zh-tw:台;}-。
2012年1月7日，Enterbrain宣布3DS在日本地区2011年12月的单月销量为149万2931-{zh-hans:台;zh-hk:部;zh-tw:台;}-，打破了Enterbrain自1997年开始统计的游戏主机单月销量纪录。
2012年5月22日，Fami通宣布3DS历时65周的时间在日本地区已售出超过600万-{zh-hans:台;zh-hk:部;zh-tw:台;}-。
任天堂於2012年6月22日舉辦的「Nintendo Direct 2012.6.22」網路發表會上公布了任天堂3DS LL/XL，最大特色為雙螢幕尺寸從既有3DS的3.53 吋/3.02吋加大為4.88 吋/4.18吋，并且增加少許的續航能力，解析度和功能上則無任何差異。任天堂3DS LL/XL將會與3DS並行發售，用戶可以自行決定購買何種版本。 2013年1月6日，Enterbrain宣布3DS在日本本土的总销量已超过1000万-{zh-hans:台;zh-hk:部;zh-tw:台;}-。
根据VGChartz的统计，任天堂3DS的全球销量大约在2013年3月末至4月初突破3000万-{zh-hans:台;zh-hk:部;zh-tw:台;}-。
2013年8月29日，任天堂欧洲公布了任天堂3DS家族的最新机型任天堂2DS。任天堂2DS在外观上最大的特点是取消了自任天堂DS以来的翻盖式设计，回到了GB系列时的平板设计；在机能上，任天堂2DS除去了原先作为3DS卖点之一的裸眼3D功能，而其他硬件规格方面与3DS并无太大差异。任天堂2DS于2013年10月12日在北美及欧洲地区与《精灵宝可梦 X·Y》同日发售，2013年12月7日在韩国地区上市。
2013年年末，任天堂3DS全球销量突破4000万。
2014年1月26日，Fami通宣布任天堂3DS在日本本土的销量突破1500万-{zh-hans:台;zh-hk:部;zh-tw:台;}-。
2014年8月29日，在针对任天堂3DS的任天堂直面会上，任天堂正式公布了新机型“new Nintendo 3DS”和其对应的大屏机种。比起原来的任天堂3DS及XL/LL，新版机型将内置近場通訊芯片，采用性能更强的CPU，增加了一副肩键和右摇杆，使用可视角度更大的立体显示屏幕，将采用可换式外壳设计，更换新的摄像头（像素不变），电池使用时间也比原机型要略长一些。new 任天堂3DS及LL将于2014年10月11日在日本地区发售。
2014年10月11日，新任天堂3DS及新任天堂3DS LL在日本发售。
2014年11月21日，新任天堂3DS及新任天堂3DS XL在澳大利亚和新西兰发售。
2014年12月24日，《-{zh-hans:飞屋环游记;zh-tw:天外奇蹟}-》在日本地区的任天堂eShop上架并为任天堂3DS提供3D版。作为任天堂3DS发布时，岩田聪曾提到迪士尼动画和梦工厂动画将会为其提供3D娱乐体验；而本片是第一部完整的电影。
2012年7月5日，日本任天堂之子公司任天堂溥天和任天堂香港宣布，將於台湾和香港地区推出繁體中文版的「Nintendo 3DS」以及「Nintendo 3DS XL」。3DS將推出全新顏色「晴-{}-空藍（Cerulean Blue）」和「珠光桃紅（Shimmer Pink）」，3DS XL則推出「純白色」和「藍黑色」，同時也確定將陸續推出《任天狗狗＋貓貓》、《超級瑪利歐3D樂園》、《薩爾達傳說 時之笛 3D》、《瑪利歐賽車7》以及《惡靈古堡 啟示》等五款中文化遊戲。並且陸續支援了後續全部的《精靈寶可夢系列》。
2012年10月30日，任天堂在中国大陆的子公司神游科技提交的型号为SPR-001(CHN)“神游DS双屏多媒体互动系统（带播放功能）”通-{}-过中国大陆的3C产品认证。而通-{}-过的产品型号SPR-001则与任天堂3DS LL/XL的型号一致。11月1日，神游官方网站更新了iQue 3DS XL的详细信息，本次的行货3DS采用了独有的马里奥图案作为机身涂装；而配套的2款首发游戏《超級瑪利歐3D樂園》（神游译名“超级马力欧 3D乐园”）和《瑪利歐賽車7》（神游译名“马力欧卡丁车7”）则会内置于主机内发售。
iQue 3DS XL于2012年12月正式上市。雖然沒有開放eShop，但部份港臺發售的繁體中文遊戲軟體可以使用於此終端設備上，比如精靈寶可夢 太陽／月亮、精灵宝可梦 究极之日／究极之月。2013年9月6日，iQue 3DS XL的中國強制性產品認證证书（3C证书）被撤销。
在日本，任天堂邀请了日本知名男子組合「嵐」为3DS平台进行代言宣传。
在歐洲地区，羅賓·威廉斯及其女兒塞尔达·威廉姆斯为《塞尔达传说 时之笛 3D》进行代言和宣传。
在韓國地区，有JYJ等韓國藝人代言、宣传相關遊戲。
台港地区则邀请了女子组合S.H.E为台港版本的《瑪利歐賽車 7》與《超級瑪利歐 3D 樂園》进行代言。
2020年9月16日，任天堂在其日本官網上宣佈3DS、3DSLL及2DS三款遊戲機終止生產。3DS在生產期間於全球銷售約7,500萬套。3DS、2DS系列停產後，該公司只剩下Switch一款遊戲機系列生產銷售中。
3DS部分的功能特色與前代機種（DSi、DSi LL）相同，都有著上下雙畫面螢幕、觸控式螢幕下畫面、麥克風、相機鏡頭等配備，也有向下相容執行DS軟體的能力（但並沒有配備能插入GBA、DS震動卡等周邊配備的插入口），而在內建軟體、操作方式和無線通訊方面卻有著顯著的不同。
延續任天堂DS系列主機的特色，3DS仍然是雙螢幕，上螢幕採用了日本夏普公司開發的15：9寬比例/3.53吋视差障壁式裸視3D螢幕，不需3D眼鏡就可以觀看3D影像，還配置了一個3D深淺控制滑鈕，可依玩家喜好來調整；下螢幕則是4:3比例/3.02吋的觸控螢幕。螢幕方面相較於DS和DSi來說，解析度和可顯示色數提升了許多。
除了以往DS的操作按鍵，3DS還新增了類比滑墊、動態感應器、陀螺儀、HOME按鍵等操作。類比滑墊（英文：Circle Pad、日文：）是任天堂全新開發的類比式控制鈕，能夠360度控制，比起先前的十字方向按鍵，使用上更為舒適、好用。動態感應器和陀螺儀新增了3DS的遊玩方式，增加了遊戲變化的無限可能。HOME按鍵可以讓玩家回到主機介面並暫停或結束遊戲，暫停的同時還可以使用其他的小工具。這些小工具包含一個可以手寫的遊戲筆記、一個用於新增和查看好友的好友清單、儲存不知不覺通信和擦身通信信息的通知信夾和一個網路瀏覽器。
3DS的通信功能比起DS，3DS有著更為多樣化的功能。除了原有的無線通信、Wi-Fi通信兩種方式，還新增了先前在DS遊戲軟體中廣受好評的「瞬缘连接」以及「悄然连接」。網路服務方面，3DS則全面使用全新網路服務「任天堂網路（Nintendo Network）」，而不再對應DS/Wii的「任天堂Wi-Fi连接（Nintendo Wi-Fi Connection）」，同時也新增遊戲付費追加下载内容（DLC）販售等功能。
延續之前任天堂DSi所擁有的拍照和音樂功能，3DS的娛樂功能相對地更為強化。透過主機外側的兩個攝像鏡頭，將可以拍攝3D照片並立即觀看或編輯，相片格式為MPO和JPG。相機功能上，比起DSi變化更多，可以調整銳利度、對比度或是亮度等等，或者是有趣的「閃亮閃亮鏡頭」、「合體鏡頭」等。但部分的DSi功能則在3DS中取消，相片畫質相對DSi則較為貧弱。音樂功能可讀取MP3和AAC相關格式的檔案，強化了音樂視覺效果和有趣的小功能，另外還可以使用擦身通信來瞭解最近的流行歌曲排行。此外，在「3.0.0 - 5J型」版本的系統更新中，相機功能新增了3D攝影功能，影片格式為AVI，另外還具有三種錄影模式。玩家亦可放入自己的相片或影片，但需符合檔案的命名規則和規格限制。
主機內建了Mii工作室（英文：Mii Studio、日文：），將可以製作在Wii主機中大受歡迎的Mii形象，玩家可以製作自己或朋友、家人的Mii形象。對於製作Mii感到麻煩或困難的人，亦可以使用拍照功能來製作。此外，3DS的Mii和Wii有所差異，3DS的Mii將擁有更多的形象配件，如：頭髮、眼睛、鼻子等等。另外，玩家亦可將Wii上或任天堂DS專用軟體（）的Mii傳送到3DS內，但無法逆傳送。Mii形象也可在3DS之間交流，或者轉換成QR代碼和圖片，但部分Mii QR可能有分區限制。 而在《擦身通信Mii廣場》中，玩家可以和其他玩家的Mii進行交流，玩家可以取得其他玩家擁有的遊戲拼圖碎片，或利用這些Mii進行小遊戲《擦肩传说》的遊玩。
任天堂也会利用悄悄通訊發送特殊黃金Mii與玩家問候，包含岩田聰、松岡修造和斯科特·墨菲特（Scott Moffitt）等人。
對應Wii U連動，包含3DS、電腦、攜帶電話等也將可使用一個全新的社群服務「Mii世界」，玩家可透過這個社群系統，與其他的朋友和世界的玩家進行遊戲的交流，玩家可以和有相同愛好的遊戲主題社群中，一起討論話題或疑問。
Nintendo eShop（英文：Nintendo eShop、日文：）是繼DSi和Wii線上商店之後推出的3DS線上應用商店，可以下載各式各樣的應用軟體、遊戲試玩、遊戲下載內容、懷舊遊戲等等。此外，擁有任天堂DSi或DSiLL（DSiXL）的玩家，可以將自己主機上的DSi Ware專用軟體轉移到3DS上。除了下載遊戲和應用軟體以外，玩家亦可為遊玩過的遊戲進行評分、下載遊戲的修正檔、輸入特定序號取得限定軟體等等，若進行任天堂俱樂部的帳號綁定，可在任天堂俱樂部上獲取下載軟體或試玩版的遊戲問卷，用戶可從填寫完的問卷中獲得俱樂部點數。
此外，任天堂於2012年4月27日的決算說明會中指出，未來將提供實體遊戲的數位下載服務，已確認將會開始提供的有《新 超級瑪利歐兄弟 2》和《魔鬼腦力鍛鍊》，採任天堂電子商店和實體店併行販售，實體店可決定數位版的價格，任天堂也表明任天堂電子商店的數位版不會比較便宜。
除了少部分的免費軟體以外，幾乎所有的軟體和服務的取得都必須以電子商店點數支付，一點約同等於一元3DS服務所在地的貨幣（日圓、新臺幣、港元），而電子商店點數的取得方式有三種： 購買點數卡時要特別注意的是先前使用於DSi和Wii的舊版點數卡並不能使用於3DS上。此外任天堂還發售過薩爾達傳說、瑪利歐和卡比等特別圖樣的點數卡提供給玩家購買，必須特別注意的是點數一經儲值就會和主機綁定不能退費，購買和使用時請做好財務規劃。
任天堂電子商店將會提供眾多類型的Virtual Console遊戲，首波將從Game Boy和Game Boy Color開始提供，日後也會有PC Engine、Game Gear和FC遊戲機的遊戲提供。而除了大使方案提供的十款非賣品Game Boy Advance遊戲以外，日後是否會提供其他付費版的Game Boy Advance遊戲則尚未明確。
到目前為止，任天堂已經提供了Game Boy、Game Boy Color、Game Gear、FC遊戲機四種懷舊平台遊戲。懷舊平台包含了一些特殊的功能，包含可顯示原主機畫面和主機的懷舊邊框以及即時存檔等等。除此之外，部分的懷舊平台被重製成「3D 經典」系列，將對應3D功能、並包含一些額外功能。
隨著購買地區版本3DS不同，本地服務和任天堂電子商店提供的內容也有所差異，例如日本地區將預定有由富士電視台和其他電視公司推出的3D電視節目放送服務，該服務於2012年6月21日起結束。北美地區將預定推出3D電影的服務等。美國任天堂已宣佈會提供Netflix租賃電影服務，而Hulu Plus的服務也在準備中。另外任天堂已和華納兄弟、迪士尼和夢工場（DreamWorks）合作，並於未來用戶將可租看3D電影。
任天堂本身還提供了一個由任天堂提供的影片服務「任天堂視訊（Nintendo Video）」，在不同地區版本的3DS可以接受該地區限期提供的影片；任天堂也曾於該服務內，推出限期的《新‧光神話 帕爾提娜之鏡》動畫，包含由PRODUCTION I.G製作，描述主角彼特的「飛空的木馬（全三話）」、STUDIO4℃製作，描述梅杜莎女神的「梅杜莎的逆襲（全一話）」和SHAFT製作，描述帕爾提娜女神的「追逐（全二話）」。
活動日誌（英文：Activity Log、日文：）功能會追蹤並記錄曾遊玩過的遊戲和遊玩的時間，還包括實體的動作，記錄攜帶3DS時所走的每一步等。此外，每日所走的步數將可以換取「遊戲金幣」，一日10枚為限，總共上限為300枚，金幣可用在支援的遊戲中來購買特殊內容以及其他的功能。 主機內內建一款擴增實境遊戲，可以透過包裝內附送的六張AR卡來進行遊戲和拍照，該遊戲裡面包含了一個射擊小遊戲、釣魚小遊戲、AR塗鴉繪畫、角色拍照等等，玩家可利用遊戲金幣購買更多小遊戲和隱藏要素。此外，在有支援擴增實境的遊戲中，也可以利用AR卡進行遊玩，例如：《任天狗＋貓》中利用AR卡來進行比賽或拍照。在某些遊戲中，可能會包含其他AR卡或其他AR遊戲功能等等。
每一部3DS都會有一組獨一無二的「Friend Code」（好友代碼），可用於玩家之間的交流，並彼此加入到好友清單。只有创建了自己的Mii形象后才可联网分配朋友代码。玩家可以上線來觀察好友的動態、資訊、或者是正在玩和喜歡的遊戲。在部分的遊戲中，可以透過無線網路和好友同樂。當有好友上線時，指示燈會變成橙色來提醒玩家。在某些限定的遊戲連線功能，可以透過好友清單直接加入好友的遊戲中，例如：《马力欧卡丁车7》允许玩家加入好友的房間，觀戰对局的狀態，或加入下一场比赛。
除了專用軟體外，3DS也向下支援任天堂DS的軟體，包含DSi軟體，但不包含GBA軟體和一些需要GBA插入口外部周邊，例如：DS震動卡等等。初期發售時，3DS遊戲卡匣儲存容量最大可達2GB，目前則已經開始提供8GB容量卡匣。其外型和DS遊戲卡匣相似，某一側有著小突起部分，主要是為了防止3DS的卡匣被插入任天堂DS主機中。
任天堂曾經在 E3 2010 上展示出多種顏色款式，包含黑色、藍色、紅色、綠色、橙色、紫色，最初發售的顏色版本為藍色和黑色。限定版通常是遊戲廠商隨著遊戲一同推出的主機套組，一般會包含遊戲軟體和限定特製的主機在內。另外還有透過抽獎活動、週年活動推出的限定版主機。任天堂3DS LL/XL（英文：Nintendo 3DS LL/XL，日文：），是任天堂於2012年6月22日舉辦的「Nintendo Direct 2012.6.22」網路發表會上公布，最大特色為雙螢幕尺寸從既有3DS的3.53 吋/3.02吋，加大為4.88 吋/4.18吋。而其他包含的更改還有增加少許的續航力、外型更為圓滑、上螢幕的周圍不再使用黑色面板、耳機孔移到左方、更長的觸控筆等等，解析度和功能上則無任何差異。
日本版的3DS LL主机不附带AC變壓充电器，用户需自行购买，亦可直接使用任天堂3DS和任天堂DSi（LL）的充电器；其他地区发行的3DS XL主机则均有附带充电器。此外，附带配件中的SD卡，规格从任天堂3DS附带的2GB提升4GB。为了配合日本地区3DS LL主机的上市，任天堂在上市当天發售了《新超级马里奥兄弟2》和《》两款游戏。任天堂3DS LL/XL與任天堂3DS並行發售，用戶可以自行決定購買何種版本。 任天堂2DS（）是继任天堂3DS LL/XL之后的第二款任天堂3DS衍生机型，2013年8月28日公布。任天堂2DS最大的特点是取消了自任天堂DS以来一直保持的翻盖设计而采用了回归Game Boy系列的直板外形；为了削减成本，任天堂2DS还取消了3DS系列主机的最大卖点之一——裸眼3D显示技术，且直接采用一块大触摸屏来显示原先3DS的两个屏幕中的内容（为了实现双屏效果，任天堂2DS用塑料板遮挡了一部分屏幕，且不会对上屏部分感应到的触摸动作进行反应）。任天堂2DS是3DS系列主机的入门级型号，目标人群剑指低龄玩家。
最暢銷的任天堂3DS遊戲列表
任天堂3DS可以运行3DS遊戲、3DS下載軟體、Virtual Console、DS遊戲、DSi Ware等相關遊戲。
2010年9月29日任天堂在发表会上宣布将会在3DS上通过Virtual Console提供Game Boy、Game Boy Color游戏以及3D化“经典游戏”。在2011年游戏开发者大会上，任天堂宣布PC Engine和Game Gear游戏也将登陆Virtual Console。玩家可以直接使用现金结算系统，而不是仅通过用于Wii和DSi的点数系统在任天堂电子商店消费。这一功能在2011年6月6日于北美、6月7日于日本和欧洲通过系统更新实现。
除了自身平台的游戏软件，任天堂3DS同样向后兼容任天堂DS游戏（含DSi游戏）。但是和任天堂DSi一样，任天堂3DS无法兼容需要使用Game Boy Advance端口的DS游戏。任天堂DS和DSi游戏不能在3DS上实现3D显示。由于3DS屏幕分辨率大于DS，DS画面需要在3DS上拉伸放大显示。不过，如果用户在启动时按住START或SELECT键，游戏则会使用DS原生分辨率显示，但画面会变小，四周出现黑框。在3DS XL上使用该法则能出现与DS游戏原始大小相近的画面，不会如3DS一般使画面缩小。
「大使方案」（英文：Ambassador Program、日文：）是任天堂社長岩田聰因2011年7月28日突然宣布3DS主機售价大幅下调，為了向先前購買主機的玩家表示歉意並感謝支-{}-持，所推出的補償方案。只要在日本時間2011年8月10日23點59分以前，登錄過「任天堂電子商店」的用戶皆可成為此方案參加者。
此方案推出懷舊平台FC遊戲機和Game Boy Advance遊戲各十款，其中GBA遊戲為非賣品、為此方案參加者限定。另外，此方案參加者需從「任天堂電子商店」裡的已購買軟體此選項中下載遊戲，另可下載「大使方案登錄証」，用於接收有關此方案的新消息。十款FC游戏从2011年9月1日開始提供，十款GBA游戏于2011年12月16日開始提供。
FC遊戲（先行下載版，日後可下載有完全懷舊平台功能的正式版）：
Game Boy Advance遊戲（大使方案參加者限定，非賣品）：
3DS可通过主機設定內的系統更新，來新增更多功能、服務或修正錯誤。日本版首發3DS出廠時的版本編號是「1.1.0 - 0J型」。更新時請勿關閉主機電源或切斷無線網路，另外更新後也將無法復原。系统更新历史详见任天堂3DS系统软件。
任天堂已公開聲明3D模式並不適合六歲以下的兒童使用，可能會因此損害視力。任天堂建議幼童使用者可使用2D模式，而（American Optometric Association）則指出遊玩適量的3D遊戲並不會造成兒童視力的損傷。任天堂也在遊戲機上加入了家長控制功能，需要輸入密碼才能開啟裸視3D效果。
2011年，前索尼雇员富田诚次郎状告任天堂3DS侵犯其关于裸眼3D显示技术的专利；2013年2月，美国纽约地方法院宣告任天堂侵权成立，判决任天堂须向富田诚次郎赔偿3,020万美元。任天堂方面不服上诉；2013年12月，地方法院再次宣判任天堂败诉，并由原先的3,020万美元的赔偿金改为收取每一台3DS的成本批发价格中1.82%作为赔偿金直至3DS停止生产。
訴訟時隔多年，任天堂「3DS裸視3D技術侵權案」，美國紐約聯邦地方法院最终于2016年4月25日作出裁決，宣判本次「3DS侵權案」並非事實，全案由任天堂勝訴，無須賠償相關的專利費用。任天堂表示，本案判決代表著聯邦法院認定該公司的主張、並作出了適當的判決。