雖然他們都具有路由功能。

但是三層交換機的主要功能仍是數據交換，它的路由功能通常比較簡單，因為它所面對的主要是簡單的局域網連接，路由路徑遠沒有路由器那么復雜，它用在局域網中的主要用途還是提供快速數據交換功能，滿足局域網數據交換頻繁的應用特點。

路由器的主要功能還是路由功能，它的路由功能更多的體現在不同類型網絡之間的互聯上，如局域網與廣域網之間的連接、不同協議的網絡之間的連接等，所以路由器主要是用于不同類型的網絡之間。它最主要的功能就是路由轉發，解決好各種復雜路由路徑網絡的連接就是它的最終目的，所以路由器的路由功能通常非常強大，不僅適用于同種協議的局域網間，更適用于不同協議的局域網與廣域網間。它的優勢在于選擇最佳路由、負荷分擔、鏈路備份及和其他網絡進行路由信息的交換等等路由器所具有功能。為了與各種類型的網絡連接，路由器的接口類型非常豐富，而三層交換機則一般僅同類型的局域網接口，非常簡單。

從技術上講，路由器和三層交換機在數據包交換操作上存在著明顯區別。路由器一般由基于微處理器的軟件路由引擎執行數據包交換，而三層交換機通過硬件執行數據包交換。三層交換機在對第一個數據流進行路由后，它將會產生一個MAC地址與IP地址的映射表，當同樣的數據流再次通過時，將根據此表直接從二層通過而不是再次路由，從而消除了路由器進行路由選擇而造成網絡的延遲，提高了數據包轉發的效率。同時，三層交換機的路由查找是針對數據流的，它利用緩存技術，很容易利用ASIC技術來實現，因此，可以大大節約成本，并實現快速轉發。而路由器的轉發采用最長匹配的方式，實現復雜，通常使用軟件來實現，轉發效率較低。
正因如此，從整體性能上比較的話，三層交換機的性能要遠優于路由器，非常適用于數據交換頻繁的局域網中；而路由器雖然路由功能非常強大，但它的數據包轉發效率遠低于三層交換機，更適合于數據交換不是很頻繁的不同類型網絡的互聯，如局域網與互聯網的互聯。如果把路由器，特別是高檔路由器用于局域網中，則在相當大程度上是一種浪費（就其強大的路由功能而言），而且還不能很好地滿足局域網通信性能需求，影響子網間的正常通信

綜上所述，在局域網中進行多子網連接，最好還選用三層交換機，特別是在不同子網數據交換頻繁的環境中。一方面可以確保子網間的通信性能需求，另一方面省去了另外購買交換機的投資。當然，如果子網間的通信不是很頻繁，采用路由器也無可厚非，也可達到子網安全隔離相互通信的目的。具體要根據實際需求來定。

三層交換與路由最大的區別就在于：路由支持nat轉換，而三層不支持。在實際工程中體現出來就在：路由上直接接光纖可以上網，而將光纖接到層三設備上是不能上網了。三層每個端口都有專用的mac地址，有專用的ASIC集成電路。