3D列印並非是新鮮的技術，這個思想起源於19世紀末的美國，並在20世紀80年代得以發展和推廣。中國物聯網校企聯盟把它稱作「上上個世紀的思想，上個世紀的技術，這個世紀的市場」。三維列印通常是採用數位技術材料印表機來實現。這種印表機的產量以及銷量在二十一世紀以來就已經得到了極大的增長，其價格也正逐年下降。

　　使用印表機就像列印一封信：輕點電腦螢幕上的「列印」按鈕，一份數字文件便被傳送到一台噴墨印表機上，它將一層墨水噴到紙的表面以形成一副二維圖像。而在3D列印時，軟體通過電腦輔助設計技術（CAD）完成一系列數字切片，並將這些切片的信息傳送到3D印表機上，後者會將連續的薄型層面堆疊起來，直到一個固態物體成型。3D印表機與傳統印表機最大的區別在於它使用的「墨水」是實實在在的原材料。

　　堆疊薄層的形式有多種多樣。有些3D印表機使用「噴墨」的方式。例如，一家名為Objet的以色列3D印表機公司使用印表機噴頭將一層極薄的液態塑料物質 噴塗在鑄模托盤上，此塗層然後被置於紫外線下進行處理。之後鑄模托盤下降極小的距離，以供下一層堆疊上來。另外一家總部位於美國明尼阿波利斯市的公司Stratasys使用一種叫做「熔積成型」的技術，整個流程是在噴頭內熔化塑料，然後通過沉積塑料纖維的方式才形成薄層。

　　還有一些系統使用粉末微粒作為列印介質。粉末微粒被噴撒在鑄模托盤上形成一層極薄的粉末層，然後由噴出的液態粘合劑進行固化。它也可以使用一種叫做「雷射燒結」的技術熔鑄成指定形狀。這也正是德國EOS公司在其疊加工藝製造機上使用的技術。而瑞士的Arcam公司則是利用真空中的電子流熔化粉末微粒。以上提到的這些僅僅是許多成型方式中的一部分。

　　當遇到包含孔洞及懸臂這樣的複雜結構時，介質中就需要加入凝膠劑或其他物質以提供支撐或用來占據空間。這部分粉末不會被熔鑄，最後只需用水或氣流沖洗掉支 撐物便可形成孔隙。如今可用於列印的介質種類多樣，從繁多的塑料到金屬、陶瓷以及橡膠類物質。有些印表機還能結合不同介質，令列印出來的物體一頭堅硬而另 一頭柔軟。

　　科學家們正在利用3D印表機製造諸如皮膚、肌肉和血管片段等簡單的活體組織，很有可能將有一天我們能夠製造出像腎臟、肝臟甚至心臟這樣的大型人體器官。如 果生物印表機能夠使用病人自身的幹細胞，那麼器官移植後的排異反應將會減少。人們也可以列印食品，比如康奈爾大學的科學家們已經成功列印出了杯形蛋糕。幾乎所有人都相信，食品界的殺手級應用將是能夠列印巧克力的機器。