Les casse-têtes de verrouillage sont des objets en bois plus ou moins compliqués se présentant sous la forme d’un assemblage de plusieurs parties empilées et bloquées formant une structure. Une ou plusieurs pièces maintiennent le reste, ou les pièces se soutiennent mutuellement.
Le but est de démonter complètement l’objet pièce par pièce, puis de le remonter comme initialement. Généralement, le succès repose sur l'identification de la pièce connue sous le nom de '' clé ''. Une fois la clé déplacée ou retirée, les autres pièces peuvent alors être démontées.
Le niveau de difficulté est généralement évalué en fonction du nombre de " mouvements " nécessaire pour retirer la clé. Le nombre peut varier de 1 à plusieurs mouvements. Le montage et le démontage peuvent être très difficiles. Contrairement aux casse-têtes d’assemblage, ils ne sont pas si faciles à séparer.
Le cube de bois est sans doute la forme la plus connue des puzzles 3D. À l’origine, il n’existait que peu de variantes, il s’agissait majoritairement de croix à 6 pièces aussi appelée la Croix du Charpentier ou le Nœud du Diable. Au fur et à mesure que ces casse-têtes ont gagné en popularité, ils adoptèrent des niveaux de difficulté et des formes différentes comme le Diamant, l’Étoile, le Cristal...
Avec les différentes figures de la Croix de Chine, le niveau de difficulté a récemment atteint des records : 100 mouvements sont nécessaires pour déplacer la première pièce, ce qui met au défi les capacités humaines. L'apogée de cette évolution est un casse-tête dans lequel l’ajout de quelques pièces double le nombre de mouvements.