网络在规模和速度方面都在急剧发展，为满足传统路由器所不具备的高速数据传输和简化复杂网络的需求，基于这种情况三层交换机应运而生。
一、硬件上的区别：
三层交换机是通过交换芯片转发数据的，路由器则是通过 cpu 转发数据的。所以三层交换机在网络收敛上慢于路由器并且抵抗网络震荡的能力也弱。
二、数据的处理方式的区别：
三层交换机的首包通过 cpu 转发，一次路由多次交换，同时通过 arp 协议建立交换芯片硬件表项（mac 地址与 ip 地址的映射表），后续报文通过交换芯片直接硬件转发，即："一次路由，多次交换"，交换机的硬件三层表项中只包含了目的地址、目的 ip（或下一跳 ip）对应的 mac 地址、出口 vlan 及端口。
路由器通过路由表选择路由后，路由表将激活路由下发到 FIB（转发信息表）表中，数据在到达路由器时，通过 FIB 表的最长匹配原则查表转发。所以三层交换机在数据转发上的速度要优于路由器。
三、功能的上的区别：
路由器提供包括分组过滤，分组转发，优先级，复用，加密，压缩和防火墙等功能，并且接口类型丰富，支持的三层功能强大、支持负载分担、链路备份、nat 转换、及其其他网络进行路由信息的交换，路由器在大型网络中的协议计算，路由表大小，收敛时间等都优于三层交换机。
三层交换机的优点在于可以加快局域网内数据的交换，并且加入路由功能也是为这个目的服务的。由于局域网内大量的网际互访，单纯使用二层交换机不能实现不同网络间的互访，如单纯使用路由器，由于接口限制和路由转发效率低，将限制网络速率和网络规模，采用具有路由功能的三层交换机就成为首选。
四、使用场景的上的区别：
三层交换机的主要用途是代替传统路由器作为网络的核心。所以在没有广域网连接的需求，同时需要路由的地方，都可以运用三层交换机。在局域网中，一般将三层交换机运用于网络的核心层和汇聚层。
五、八字真言：交换谋快，路由谋转。