Een multilayer PCB heeft per definitie 3 of meer geleidende koperlagen, die elk van elkaar gescheiden zijn door middel van ofwel volledig uitgehard kernmateriaal, ofwel gedeeltelijk uitgehard prepreg-materiaal. Een multilayer PCB is complexer en dichter dan enkelzijdige of dubbelzijdige PCBs en kan worden gebruikt voor toepassingen met een hogere technologie. Met behulp van alternatieve kern- en prepregmaterialen wordt de vereiste meerlaagse stapel gemaakt en koperfolie gebruikt om te vormen wat de bovenste en onderste lagen van de PCB zullen worden. Door de toepassing van warmte en druk in de lijmpers wordt het prepreg-materiaal volledig uitgehard en ontstaat de afgewerkte multilayer. PTH's brengen verbindingen van laag tot laag aan op dezelfde manier als een dubbelzijdige PCB.

Voordelen van een multilayer PCB ten opzichte van zowel enkelzijdige als dubbelzijdige zijn

• Verhoogde circuitdichtheid en complexiteit
• Complexere ontwerpen zijn mogelijk, waarbij verschillende enkel- en/of dubbelzijdige ontwerpen in één meerlagig ontwerp kunnen worden opgenomen
• Vermindering van de omvang door extra routingruimte door extra lagen
• Verbeterde stroomverdeling, betere afscherming van de aarde en goede retourpaden voor signalen
• Scheiding van kritieke ontwerpaspecten, bv. digitaal en analoog of hoge snelheid/hoge frequentie.
• Betere EMC-conformiteit door gebruik van aardings- of vermogenslagen