任天堂於2012年6月22日舉辦的“Nintendo Direct 2012.6.22”網路發表會上公布了3DS的大尺寸版本機型“任天堂3DS LL”(日本以外地區稱為“3DS XL”),最大特色為雙螢幕尺寸從既由3DS的3.53 吋/3.02吋,加大為4.88 吋/4.18吋、以及增加少許的續航力,解析度和功能上則無任何差異。
任天堂3DS LL將會與3DS並行發售,用戶可以自行決定購買何種版本。該機型2012年7月28日於日本和歐洲推出、北美地區則在2012年9月18日推出,2012年9月20日於韓國推出。2012年9月28日台灣以及香港地區同步發行台港地區繁體中文版的“Nintendo 3DS”以及“Nintendo 3DS XL”。
2012年11月1日中國大陸地區由神遊科技發行的“iQue 3DS XL”正式公布,12月1日起陸續供貨發售。