הדפסה בתלת־ממד מתרחשת על פני כמה שלבים המוצגים בתרשים בהמשך. תחילה, מבצעים את תהליך המידול בתוכנה כגון TinkerCad, שבה בונים את הדגם באופן דיגיטלי על מסך המחשב. בשלב הבא, מכינים את הקובץ הדיגיטלי להדפסה בתהליך שנקרא Slicing. לבסוף שולחים את הקובץ למדפסת שמדפיסה את הדגם לפי ההנחיות המדויקות בקובץ.
המדפסת מתיכה חוט דקיק (פִּילָּמֶנְט) שמורכב בדרך כלל מחומר פלסטי (למשל: PLA או ABS). הפילמנט המותך מונח על גבי משטח הבנייה על פי ההנחיות בקובץ ההדפסה. החומר המותך מונח שכבה אחר שכבה עד ליצירת הדגם הסופי.