Üç boyutlu yükleme problemi yükün en, boy ve genişlik olarak üç boyutunun da önemli olduğu ve tamamen kapalı bir hacme yerleştirilmeye çalışıldığı durumda ortaya çıkan problemdir. Örneğin konteynır içine paketler hâlinde ürün yükleme ve kapalı kasası olan bir araca paket veya konteynır yükleme problemi bu gruba girer.