El estrés residual (ER) en estructuras fabricadas aditivamente mediante fusión por lecho de polvo láser (LPBF) puede afectar significativamente el rendimiento mecánico, lo que podría llevar a fallos prematuros. La compleja distribución de los esfuerzos residuales, combinada con las limitaciones de las técnicas de medición de campo completo, presenta un desafío considerable en la realización de análisis de tolerancia al daño en estructuras aeronáuticas. Para abordar estos desafíos, este estudio desarrolló un marco de simulación integral para analizar la distribución 3D de los esfuerzos residuales y el crecimiento de grietas por fatiga en piezas de LPBF. Se calcularon y compararon los perfiles de esfuerzo residual 3D de muestras tal como se construyeron en direcciones de construcción de 15 grados y 75 grados con datos experimentales. Se predijo el comportamiento de propagación de grietas por fatiga de la muestra de 75 grados, considerando el estrés residual 3D, y se discutieron los efectos de la redistribución del estrés residual bajo carga cíclica. Se muestra que la anisotropía del estrés residual, influenciada por la dirección de construcción, puede llevar a fracturas de modo mixto y a la posterior deflexión de grietas. El estrés residual de tracción en la región cercana a la superficie y el estrés de compresión en la región interna pueden causar un frente de grieta elíptico invertido y acelerar el crecimiento de grietas por fatiga.