Ein Layer-3-Switch liest die Ziel-IP aus dem Header des IP-Pakets und leitet es zum richtigen Port, er routet also auf OSI-Layer-3. Ein Layer-4-Switch kann auch andere Informationen aus dem Header verwenden. Ein Layer-2-Switch hingegen leitet die Datenpakete auf Basis der MAC-Adressen (OSI-Layer-2) weiter.
Layer-3-Switche sind damit zwischen einem Router und Switch angesiedelt, sie können einzelne Ports verschiedenen Domänen (Subnetzen) zuordnen und innerhalb dieser Domänen als Switch arbeiten, zusätzlich beherrscht er aber auch das Routing zwischen diesen Domänen (mitsamt den dazu notwendigen Routingprotokollen).
Layer-3-Switches sind meist weiterentwickelte Hochleistungs-Switches, welche um IP-Routing-Funktionalität erweitert wurden (und umgekehrt). Einsatzorte dafür sind Bereiche, an denen vor allem eine hohe Leistung (hoher Datendurchsatz des Routers) gefordert wird. Die Betonung der Switch-Funktionalität hat ihre Wurzeln im Marketing der 1990er: Man wolle nicht mit (laut Marketingüberzeugungen) altmodischen, komplizierten und schwerfälligen Routern (und deren Herstellern) in Verbindung gebracht werden.