三維掃描儀的用途是創建物體幾何表面的點云（point cloud），這些點可用來插補成物體的表面形狀，越密集的點云可以創建更精確的模型（這個過程稱做三維重建）。若掃描儀能夠獲取表面顏色，則可進一步在重建的表面上粘貼材質貼圖，亦即所謂的材質印射（texture mapping）。
三維掃描儀可類比為照相機，它們的視線范圍都呈現圓錐狀，信息的搜集皆限定在一定的范圍內。兩者不同之處在于相機所抓取的是顏色信息，而三維掃描儀測量的是距離。由于測得的結果含有深度信息，因此常以深度視頻（depth image）或距離視頻（ranged image）稱之。
由于三維掃描儀的掃描范圍有限，因此常需要變換掃描儀與物體的相對位置或將物體放置于電動轉盤（turnable table）上，經過多次的掃描以拼湊物體的完整模型。將多個片面模型集成的技術稱做視頻配準（image registration）或對齊（alignment），其中涉及多種三維比對（3D-matching）方法。