根据力学原理，任何物体都受到来自X、Y、Z三个方向的力，分别叫做大主应力、中主应力和小主应力，用符号σ1、σ2、σ3表示。在常规岩土环境中，岩土物体实际上处于平面应变状态，测试这些岩土环境中的力的力学性能，常按轴对称问题处理，即σ2=σ3。常规三轴试验就是使试样在轴对称的应力状态下进行试验。
但是实际岩土环境中，土所受到的三个主应力的大小往往是不同的，真三轴试验是模拟土体受到荷重的情况下，土体内任一小单元所承受的应力状态。研究在主应力方向固定的条件下，主应力与应变的关系及强度特性，即土的本构关系。试样一般为正立方体或矩形体。试验时对试样各个互相垂直的主应力面（即X、Y、Z）分别施加大于主应力σ1、中主应力σ2及小主应力σ3（主应力的关系是σ1>σ2>σ3），即试样在三个互相垂直面上施加各自独立的三个主应力σ1、σ2、σ3，测定相应的主应变ε1、ε2、ε3和体积变化等。真三轴试验方法测定的结果比常规三轴试验即轴对称三轴试验更能反映真实的本构关系，也更复杂。
