三维的最密堆积是由若干二维密置层叠合起来的。密置层中相邻的等径球都相切，3个两两相切的等径球的球心构成一个等边三角形，每个球周围有6个球与之相切。球与球之间留下了一些类似三角形的空穴，球数与空穴数之比为1:2。

多层之间进行叠合时，每一层的球都要嵌入邻层的空穴中。根据每层中球的投影位置不同，密置层可以以A、B、C表示。密置层的相对位置只有3种。

但无论以任何方式叠合，只要每层的球都嵌入邻层空穴中，那么都属于最密堆积。它们的空间利用率都是74.05%，每个球周围有12个相同的球。三维密堆积中出现了由4个球围成的四面体空隙和由6个球构成的八面体空隙，球数∶四面体空隙数∶八面体空隙数=1:2:1。

各种最密堆积中，最有对称性的是六方最密堆积（英文缩写hcp，又叫A3型）和面心立方最密堆积（英文缩写fcc，又叫A1型），这两种是晶体中极常见的排列方式。hcp的叠合方式是2层一循环：ABAB……；fcc的叠合方式是3层一循环：ABCABC……。