PSP의 또 다른 활용법 이라면 바로 동사의 거치형 콘솔 게임기인 PS3와 연동하여 사용할 수 있다는 점이다. PSP와 PS3를 연동해 할 수 있는 대표적인 기능은 PS3의 영상과 음성을 무선랜을 통해 그대로 PSP로 전달하여 마치 PS3를 휴대용으로 만든 듯한 느낌으로 사용할 수 있는 '리모트 플레이'기능이다.

리모트 플레이 기능을 사용하면 PS3 내부에 저장된 동영상이나 음악, 그리고 일부 게임의 영상과 음성을 PSP로 실시간으로 전달해 즐길 수 있게 되는데, 이때는 PSP의 LCD에 PS3의 메뉴화면이 나타나며 PSP의 컨트롤러로 이를 직접 조작할 수 있다. 아쉽게도 PS3의 블루레이 영화는 리모트 플레이를 지원하지 않으며, 리모트 플레이를 지원하는 PS3용 게임의 수는 조금씩 늘어나고 있지만 아직은 적은 편이다.

리모트 플레이 기능은 PSP를 PS3의 주변에 두고 서로의 무선랜 신호가 닿는 범위 내에서 사용하는 것이 일반적이지만, 최근 업데이트된 PSP와 PS3의 펌웨어를 설치하면, 양 기기의 거리가 멀리 떨어져 있어도 인터넷이 되는 곳이면 어디서나 PSP를 가동해  PSP내에 등록된 PS3를 지정, 리모트 플레이를 할 수 있게 되었다. 하지만 아직은 아쉽게도 리모트 플레이로 PS3의 전원을 켜는 기능을 지원하지 않지만, 차후 펌웨어 업데이트에서 이를 지원하게 될 것이라고 소니에서는 전하고 있다.

PSP는 PS3 외에도 DVD플레이어나 디지털 튜너, 녹화기 등과 연동해 해당기기에서 재생되는 영상을 인터넷이 되는 곳이면 어디서나 즐길 수 있는  '로케이션프리' 기능에도 대응하지만, 로케이션프리 기능을 사용하기 위해 반드시 필요한 '베이스스테이션'이 우리나라에는 발매되지 않은 상태이므로 현 상태에서 이를 활용하기는 힘들다.

리모트 플레이 외의 PSP와 PS3의 연동 형태라면 바로 PS1 게임 공유 기능이다. PS3 전용의 컨텐츠 제공 사이트인 '플레이스테이션 스토어'에서 구입해 다운로드 받은 PS1용의 게임은 PS3 본체 뿐만 아니라 이를 PSP로 전송, 가지고 다니며 플레이 하는 것도 가능하다. 물론, 지금까지 나온 수많은 PS1 게임들이 모두 플레이스테이션 스토어에 등록되어있는 것은 아니지만 조금씩 그 수가 늘어나고 있다.