O ensaio não destrutivo ultrassônico pode ser utilizado para detectar a presença de não homogeneidades internas em um elemento de concreto simples. Contudo, a forma da não homogeneidade e o seu posicionamento em relação à peça de concreto podem dificultar sua detecção. Com o intuito de melhorar tal detecção e aprimorar a capacidade de visualização das não homogeneidades, vários estudos já demonstraram as potencialidades do emprego da tomografia ultrassônica no concreto. Entretanto, a maioria destes estudos destaca apenas a aplicação bidimensional desta técnica, gerando limitações na capacidade de detecção do método. O objetivo dessa pesquisa é investigar certas situações críticas no uso bidimensional dessa técnica e quando o emprego tridimensional é indicado. Os resultados experimentais confirmaram que, quando a não conformidade está paralela ao plano bidimensional de leitura, a técnica tridimensional é aconselhada.