與2D GIS壹樣，3D GIS需要最基本的空間數據處理功能，如數據獲取、數據組織、數據操作、數據分析和數據展示。與2D GIS相比，3D GIS具有以下優勢。
空間信息的展示更加直觀。由於人們知道如何通過空間信息來認識和改造世界，所以空間信息主要以圖形的形式存在。但是，用二維圖形界面顯示空間信息是非常抽象的，只有專業人士才知道如何使用。與二維GIS相比，三維GIS為空間信息的展示提供了更豐富、更生動的平臺，使人們能夠將抽象、困難的空間信息形象化、可視化，人們可以憑借自己的相關經驗去理解，從而做出準確、快速的判斷。毫無疑問，3D GIS在可視化方面具有獨特的優勢。雖然3D GIS的動態交互可視化功能也對計算機圖形技術和計算機硬件提出了特殊的要求，但壹些先進的具有觸摸功能的顯卡、工作站和投影設備的出現，不僅能完全滿足3D GIS對可視化的要求，還能帶來意想不到的顯示和體驗效果。
多維空間分析更強大。空間信息的分析過程往往是復雜的、動態的和抽象的。面對大量關系復雜的空間信息，2D GIS的空間分析功能往往具有壹定的局限性，如淹沒分析、地質分析、日照分析、空間擴散分析、能見度分析等高級空間分析功能，是2D GIS無法實現的。因為3D數據本身可以還原到2D，所以3D GIS自然可以包含2D GIS的空間分析功能。3D GIS強大的多維空間分析功能不僅是GIS空間分析功能的壹次飛躍，更大程度上充分體現了GIS的特點和優勢。