Wiederholt man die Überlegung am eindimensionalen Potentialtopf für jede der drei Raumdimensionen, so erhält man den dreidimensionalen Potentialtopf. Die Wellenfunktion ist das Produkt dreier Sinusfunktionen für jede Raumrichtung:
\[{\Psi _{{n_x},{n_y},{n_z}}}\left( {x,y,z} \right) = A_n \cdot \sin \left( {\frac{{{n_x} \cdot \pi }}{a} \cdot x} \right) \cdot \sin \left( {\frac{{{n_y} \cdot \pi }}{a} \cdot y} \right) \cdot \sin \left( {\frac{{{n_z} \cdot \pi }}{a} \cdot z} \right)\]
\[E = \frac{{p_x^2 + p_y^2 + p_z^2}}{{2 \cdot {m_e}}} \Rightarrow E = \frac{{{h^2}}}{{8 \cdot {m_e} \cdot {a^2}}} \cdot \left( {n_x^2 + n_y^2 + n_z^2} \right)\]
Beispiele für einige Wahrscheinlichkeitsverteilungen beim dreidimensionalen Potentialtopf:
