本公开提供了一种三维无线供电系统，涉及无线供电技术领域，包括发射线圈、接收线圈和中继线圈；发射线圈包括第一子发射线圈、第二子发射线圈和第三子发射线圈，第一子发射线圈、第二子发射线圈和第三子发射线圈形成三维正交结构；接收线圈嵌套于中继线圈上；中继线圈产生的磁场，同时与发射线圈的合成磁场和接收线圈产生的磁场耦合。本公开通过将发射线圈设置为三维正交结构，扩大了发射线圈产生的合成磁场的覆盖范围，从而有利于发射线圈和中继线圈发生磁场耦合；同时接收线圈嵌套于中继线圈上，有利于向更多的接收线圈供电，以及有利于延长电能传输距离，从而有利于为更多设备提供可靠电能，有利于三维无线供电系统增量扩容。