立体几何中的重要概念是二面角，它是由一条直线（称为棱）将一个平面分为两个半平面所组成的图形。这条直线将空间分为两个相对的区域，每个半平面被视为二面角的一个面。要测量二面角，可以从棱上任选一点，然后在这个点的两侧分别作垂直于棱的射线，这两条射线所夹的角度即为二面角的平面角，若这个角为直角，则为直二面角。
两个平面垂直的定义是它们的交线与各自平面所成的二面角为直二面角。二面角的大小范围是0到π，当两个平面相交时，角度范围为0到π，如果它们共面，则可能为0或π。求解二面角的方法多样，包括定义法、垂面法、射影定理、三垂线定理、向量法以及转化法等。
在实际操作中，二面角通常在两个平面的交线上寻找，如端点或中点。通过在这个点上作垂线，然后构造三角形来求解。利用射影定理，通过斜面多边形与其射影的面积关系，可以直接计算出平面角。解析几何方法则涉及两个平面的法向量，通过它们的夹角来确定二面角的大小。
常见的求解二面角的方法包括：首先，直接利用定义画出平面角；其次，通过垂面法找到交线与两面的交线所成的角；再者，利用三垂线定理或其逆定理来确定平面角；还有空间坐标的运用以及利用向量计算法向量的夹角。最后，这些方法都会涉及到证明角的性质，以及将问题归纳到三角形求角的步骤。
数学上，立体几何(solid geometry)是3维欧氏空间的几何的传统名称— 因为实践上这大致上就是我们生活的空间。一般作为平面几何的后续课程。立体测绘(Stereometry)处理不同形体的体积的测量问题：圆柱，圆锥， 锥台， 球， 棱柱， 楔， 瓶盖等等。 毕达哥拉斯学派就处理过球和正多面体，但是棱锥，棱柱，圆锥和圆柱在柏拉图学派着手处理之前人们所知甚少。尤得塞斯(Eudoxus)建立了它们的测量法，证明锥是等底等高的柱体积的三分之一，可能也是第一个证明球体积和其半径的立方成正比的。