De meest opvallende eigenschap van de handheld is de mogelijkheid om stereoscopische 3D-effecten weer te geven zonder het gebruik van een 3D-bril of extra accessoires, en het biedt nieuwe functies zoals de StreetPass en SpotPass tag-modi, ondersteund door Nintendo Network; augmented reality met behulp van de 3D-camera's; en Virtual Console, waarmee eigenaars spellen kunnen downloaden en spelen die oorspronkelijk zijn uitgebracht op oudere videogamesystemen.

De Nintendo 3DS werd op 26 februari 2011 uitgebracht in Japan en vanaf maart 2011 wereldwijd. Minder dan zes maanden later, op 28 juli 2011, kondigde Nintendo een aanzienlijke prijsverlaging aan van 249,99 dollar naar 169,99 dollar vanwege tegenvallende lanceringsverkopen. Het bedrijf bood tien gratis NES-spellen en tien gratis Game Boy Advance-spellen uit de Nintendo eShop aan consumenten die het systeem tegen de oorspronkelijke introductieprijs kochten. Deze strategie werd beschouwd als een groot succes, en de console werd een van Nintendo's meest succesvolle handheld consoles in de eerste twee jaar na de release. Op 30 september 2022 zijn er van de Nintendo 3DS-systeemfamilie samen 75,94 miljoen exemplaren verkocht en zijn er van de spellen voor de systemen 388,89 miljoen exemplaren verkocht.

De 3DS had in de loop van zijn leven meerdere varianten. De Nintendo 3DS XL, een groter model met een 90% groter scherm, werd voor het eerst uitgebracht in Japan en Europa in juli 2012. In augustus 2012 kwam hij op de markt in de VS voor $199,99. Een "instapversie" van de console, de Nintendo 2DS, met een vaste "slate" vormfactor en zonder autostereoscopische (3D) functionaliteit, werd in oktober 2013 op de westerse markten uitgebracht. De New Nintendo 3DS heeft een krachtigere CPU, een tweede analoge stick genaamd de C-stick, extra knoppen, een verbeterde camera en andere veranderingen, en werd voor het eerst uitgebracht in Japan in oktober 2014.

de hardware van de 3DS-familie werd officieel stopgezet op 16 september 2020. De Nintendo Network-diensten blijven in de meeste regio's actief; de Nintendo eShop werd officieel gesloten op 27 maart 2023. De optie om credits toe te voegen voor de 3DS was eind augustus 2022 al stopgezet.