第三层交换工作于OSI七层模型中的第三层，是利用三层协议中的IP包包头信息对后续数据流进行标记，进行帧头重组，将具有同一标记的数据流的报文交换到数据链路层，即提供一条目标地址与源地址之间的一条数据通道。因此，三层交换机不必拆包便可判断路由，从而将数据包直接转发，进行数据交换。从而可以实现不同子网IP包交换。另外三层路由模块不是简单的二层交换机与路由器的简单叠加，它是由三层路由模块叠加二层交换高速背板总线速率可达Gbit/s，其中大部分必需的需路由软件处理的数据转发为三层转发外，其余均为二层高速转发。

路由器工作于OSI第三层网络层，工作模式与二层相似。路由器主要决定最佳路由并转发数据包。路由器内有一个路由表，其中记录各种链路信息，供路由算法计算出到目的地的最佳路由。据此路由器再进行数据转发。如不能知道目的路由，则将包丢弃，并向源地址返回信息。路由器可相互学习路由信息或将自已的链路状态进行广播，使路由信息按一定方式进行更新，从而由算法计算最佳路由。因此路由器路径计算工作量很大。路由器一般端口数量有限，路由转发速度慢。在内网数据流量较大，又要求快速转发响应时，常建议使用三层交换机，而将网间路由工作交由路由器完成。