Premiera konsoli odbyła się w Japonii 26 lutego 2011 roku, a następnie w Europie 25 marca, w Ameryce Północnej 27 marca i w Australii 31 marca<.
W kolejnych latach Nintendo wprowadziło nowe warianty konsoli, w tym powiększony model XL, wersję 2DS pozbawioną funkcji wyświetlania obrazu 3D oraz ulepszony model New Nintendo 3DS.
W październiku 2016 roku Nintendo zaprezentowało swoją następną konsolę, Nintendo Switch, która zadebiutowała na rynku w marcu 2017 roku. Switch to konsola hybrydowa, działająca zarówno jako konsola stacjonarna, jak i przenośna. Choć Nintendo unikało określania Switcha mianem bezpośredniego następcy Wii U czy 3DS, w praktyce konsola stopniowo zastąpiła te urządzenia jako główny system firmy. Produkcję Wii U zakończono tuż przed premierą Switcha, natomiast 3DS był utrzymywany w ofercie jako tańsza alternatywa dla młodszych graczy. W 2017 roku Reggie Fils-Aimé, ówczesny prezes Nintendo of America, zadeklarował dalsze wsparcie dla 3DS co najmniej do 2018 roku, choć w tym samym roku rozpoczęto wycofywanie konsoli z kolejnych rynków.