Ein Layer-3-Switch, der auch als Routing-Switch bezeichnet wird, ist ein Koppelelement, das Datenpakete auf der Vermittlungsschicht und der Sicherungsschicht bearbeitet und weiterleitet. Dabei geht es primär um Übertragung von IP-Datagrammen über vermittelte Netze. Im Gegensatz zu einem Router erfolgt die Weiterleitung der Datenpakete nicht softwaremäßig, sondern über schnelle Schalteinheiten. Hinzu kommt, dass Layer-3-Switches die vollständige Netzwerkadresse auswerten, Router hingegen bei einem reinen Transit nur den Netzwerkteil der Adresse verwenden. Diese Switches bauen Routingtabellen auf und können mehrere Ports zu einem logischen Subnetz bündeln. Das Switchen der Ports erfolgt dann auf der Sicherungsschicht. Die Schicht-3-Switches dienen vorwiegend der Mikrosegmentierung von LANs zum Zwecke des Netztunings.

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Der Vorteil der Layer-3-Switches gegenüber Routerlösungen liegt in der geringeren Verzögerungszeit und dem höheren Datendurchsatz, was auf das bei Routern übliche zeitaufwändige Store-and-Forward-Verfahren zurückzuführen ist. Beim IP-Switching werden Datenraten von 20exp6 Pakte/s erreicht; also Werte die um ein Vielfaches höher sind als beim Routen. Darüber hinaus liegen die Vorteile in der Fehler- und Broadcast-Trennung sowie in der Nutzung von Layer-3-Struktur und Redundanzverfahren wie Hot Standby Router Protocol (HSRP) und Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP).

Ein Layer-3-Switch ist von besonderem Interesse bei der Bildung von VLANs und bietet in Verbindung mit DHCP/DNS die Basis für die Vermittlung verzögerungsempfindlicher und sensibler Verkehrsströme in Ethernet.