Trimatė (3D) pelė yra tradicinės dvimatės (2D) pelės variantas, sukurtas tam, kad vartotojas galėtų programoje perkelti žymeklį trimis matmenimis. Tikrasis 3D pelės dizainas gali skirtis priklausomai nuo gamintojo, o kai kurie modeliai yra ne kas kita, kaip 2D pelė, kuri turi papildomus mygtukus, išdėstytus ant įrenginio taip, kad paspaudus pelė perjungtų, kurią ašį ji valdo. Kitas 3D pelės stilius naudojamas laikant įrenginį ore ir judant bei sukant jį taip, lyg tai būtų 3D modelis arba fotoaparatas naudojamos programėlės viduje. Viena iš problemų, su kuriomis galima susidurti naudojant 3D pelę, yra raiškos problema, kai pelės judesiai programoje esančio žymeklio atžvilgiu nėra gerai koordinuojami, todėl sunku valdyti. Daugeliu atvejų 3D pelė naudojama 3D objektų projektavimui ir manipuliavimui modeliavimo, inžinerijos ar mokslinės vizualizacijos programoje.
Problema, kurią turi išspręsti 3D pelė, yra manevravimo virtualioje 3D aplinkoje problema. Tai tradiciškai daroma derinant klavišų paspaudimus ir įprastos pelės judesius. Tai gali būti problematiška ir lėta, todėl kartais dizaineriui reikia nuolat sukti modelio vaizdą, kad pasiektų tam tikrus veidus, arba vienu metu atidaryti kelis atskirus langus, kad veiktų efektyviai.
3D pelė gali veikti įvairiais būdais, tačiau dažniausiai naudojami du būdai. Pirma, kad ir koks mechanizmas, kurį pelė naudoja, kad užtikrintų laisvą judėjimą, suaktyvina klaviatūros ir 2D pelės makrokomandas naudojamoje 3D programoje. Šiuo atveju pelė yra patogus būdas suaktyvinti įprastus sukimus, pasirinkimą ir kitus judesius, nereikalaujant kelių klavišų paspaudimų ar skirtingų veiksmų sekos. Tai turi pranašumą, nes gerai veikia su beveik bet kuria esama programa, nes tai tik suaktyvina esamas funkcijas.
Kitas metodas, kurį galima naudoti, yra susieti specialius 3D pelės judesius ir funkcionalumą tiesiogiai su 3D programa, todėl manipuliuoti objektu yra unikalu, nei naudojant klaviatūrą ir 2D pelę. Tai gali labai padidinti 3D programos naudojimo efektyvumą. Vienas trūkumas yra tas, kad programa turės palaikyti išplėstinius papildinius arba kitaip integruoti pelės judesį į programą.
Realiame projekte 3D pelė gali atrodyti kaip pakelta sfera ant platformos, cilindrinis ratukas, standartinė pelė su keliais mygtukais arba net kaip rašiklis, pritvirtintas prie mechaninės rankos. Pelės, kurios laikomos ir judinamos per orą, gali atrodyti kaip lazdelė arba išlenkta bumerangą primenanti forma, nusagstyta mygtukais. Pagal unikalų dizainą didžioji pelės grandinės dalis yra ant žiedo, kuris nešiojamas ant vienos rankos, o delne yra nedidelis pasiekiamų mygtukų blokas, todėl vartotojas gali manipuliuoti objektais rankos judesiais.