建設歷程
建前規劃
廣州捷運三號線主線、北延段 1997年規劃中，當時的方案B，廣州捷運5號線環線的東段，體育西路至客村一段，即為現時廣州捷運3號線的中段。
2000年規劃中，因應番禺撤市建區，同時天河西部開始發展，因此該段被獨立出來，北端延至廣州火車東站，南端按現有走向延長至番禺廣場。同時從體育西路分岔出一條支線，向東沿天河路行進，再大致轉向北伸展至天河客運站。同時連線新白雲國際機場和廣州火車東站的機場快線出現了，除北延段的路線走向基本確定。
2003年初步方案中，機場快線被併入廣州捷運3號線中，並改為大致沿白雲山東邊布置。南端也得以大幅延長，從番禺廣場向東到達規劃廣州新城後，沿京珠高速繼續向南，到達南沙。後來2003年方案局部修改，廣州捷運3號線和廣州捷運4號線交換廣州新城（現海傍站）以南及以東的路段，同時北段走線亦被修改，全線走向也基本得以定型。
2007年5月14日，廣州捷運3號線北延段（原機場快線）原有17.03公里高架路線的規劃全部更改為地下敷設。為此廣州市政府增加投資10億元，工期延長9個月。同時為控制投資，原有快慢車設計被取消，機場快線服務亦無法實現。
動工建設
2001年12月26日，廣州捷運3號線動工。
2003年1月26日，廣州捷運3號線首座封頂車站大塘站封頂，大塘站作為三台盾構機的始發站，對整個工程起控制性作用； 2月8日，首個開工區間“市橋-番禺廣場”盾構始發。
2004年8月9日，“大漢-漢溪”區間右線貫通，成為廣州捷運3號線首通段貫通的區間。
2005年12月26日，廣州捷運3號線首通段（廣州東站至客村）正式開通。
2006年6月6日，“市橋-番禺廣場”區間貫通，標誌著該廣州捷運3號線一期隧道全線貫通；11月30日，運營事業總部正式接管“天河客運站-體育西站”，實現三權移交；12月30日，廣州捷運3號線一期全線通車。行車交路更改為：天河客運站至番禺廣場，廣州東站至體育西路。
2008年7月28日，國家發改委正式批覆廣州捷運3號線北延段工程可研報告。
2009年5月21日，廣州捷運3號線北延段首個雙線貫通“機場南至高增”區間貫通；11月20日，燕塘站主體結構完成；11月29日，“廣州東站至燕塘”區間鋪設軌排，標誌著廣州捷運3號線北延段工程施工正式開始。
2010年1月28日，首列廣州捷運3號線北延段的捷運列車開始交付；2月19日，廣州捷運3號線北延段施放第一條接觸線；4月20日，“廣州東站至體育西路”開始採用6節編組新車；4月20日，“燕塘-梅花園”雙線貫通，標誌著北延段全線貫通； 4月28日，番禺廣場至天河客運站段開始採用6節編組新車； 4月30日，嘉禾車輛段第一次冷滑測試且取得成功；6月26日，廣州捷運3號線北延段開始熱滑試驗；7月7日，廣州捷運3號線北延段試運行；7月18日，廣州捷運3號線北延段短軌貫通； 7月30日，廣州捷運3號線北延段長軌貫通，鋪軌工作全部完成； 10月30日，廣州捷運3號線北延段全線貫通試運營，使廣州捷運3號線中國最長的捷運線路。
機場北站 2011年10月31日，取消收取進出機場南站的5元特別費。
2013年5月27日，開行工作日早高峰短線車；12月24日，同和至大石區間將在工作日正式開行短線車。
2017年12月28日，高增站開通運營。
2018年4月26日，機場北站開通運營； 9月25日，廣州捷運3號線在工作日早尖峰時段增開“番禺廣場至同和”小交路。11月19日，廣州捷運3號線東延段正式開工建設。
線路站點
車站列表
| 編號 | 車站 | 換乘線路 | 開門方向 | 站台形式 | 所在行政區 |
| 3-01 | 番禺廣場站 | 左側 | 島式站台 | 番禺區 | |
| 3-02 | 市橋站 | ||||
| 3-03 | 漢溪長隆站 | 廣州捷運7號線 | |||
| 3-04 | 大石站 | 佛山捷運4號線 | |||
| 3-05 | 廈滘站 | ||||
| 3-06 | 瀝滘站 | 廣佛線 | 海珠區 | ||
| 3-07 | 大塘站 | 廣州捷運11號線 | |||
| 3-08 | 客村站 | 廣州捷運8號線 | |||
| 3-09 | 廣州塔站 | 廣州捷運APM線 廣州捷運12號線 廣州捷運19號線 | |||
| 3-10 | 珠江新城站 | 廣州捷運5號線 | 天河區 | ||
| 3-11 | 體育西路 | 廣州捷運1號線 廣州捷運10號線 | 主線為左側 北延段為左右側 | 雙島式站台 | |
| 3-12 | 石牌橋站 | 左側 | 島式站台 | ||
| 3-13 | 崗頂站 | ||||
| 3-14 | 華師站 | 廣州捷運11號線 | |||
| 3-15 | 五山站 | ||||
| 3-16 | 天河客運站 | 廣州捷運6號線 | 右側 | 側式站台 | |
| 3-17 | 林和西站 | 廣州捷運APM線 | 左側 | 島式站台 | |
| 3-18 | 廣州東站 | 廣州捷運1號線 廣州捷運11號線 廣州捷運18號線 | |||
| 3-19 | 燕塘站 | 廣州捷運6號線 | |||
| 3-20 | 梅花園站 | 白雲區 | |||
| 3-21 | 京溪南方醫院站 | 廣州捷運23號線 | |||
| 3-22 | 同和站 | ||||
| 3-23 | 永泰站 | ||||
| 3-24 | 白雲大道北站 | ||||
| 3-25 | 嘉禾望崗站 | 廣州捷運2號線 廣州捷運14號線 | 跨月台雙島式站台 | ||
| 3-26 | 龍歸站 | 島式站台 | |||
| 3-27 | 人和站 | ||||
| 3-28 | 高增站 | 廣州捷運9號線 | |||
| 3-29 | 機場南站（1號航站樓） | ||||
| 3-30 | 機場北站（2號航站樓） | ||||
| 備註：截至2018年7月，斜體字為未開通線路；換乘廣州捷運APM線的乘客須出閘換乘；換乘廣州有軌電車TH21線的乘客須出站換乘，廣州捷運3號線主線、北延段換乘須在體育西路站。 | |||||
車站命名
| 站點名 | 地理位置 | 命名原因 |
| 天河客運站 | 位於燕嶺路和天源路旁因南面的天河客運站 | 客運站名 |
| 五山站 | 位於五山路粵漢路口 | 小區名，五山小區旁 |
| 華師站 | 位於五山路天河北路口 | 學校名，華南師範大學旁 |
| 崗頂站 | 位於天河路 | 片區地名，崗頂市集旁。“崗”，當地稱孤丘，市集又位於丘頂。 |
| 石牌橋站 | 位於文華街天河路口 | 橋名，石牌橋旁 |
| 體育西路站 | 位於體育西路天河南一路口 | 道路名 |
| 珠江新城站 | 位於花城大道華夏路口 | 片區地名，珠江新城內 |
| 廣州塔站 | 位於藝苑路旁 | 塔名，廣州塔旁 |
| 客村站 | 位於新港中路 | 村名，臨近客村 |
| 大塘站 | 位於新滘南路 | 村名，大塘村內 |
| 瀝滘站 | 位於瀝滘村內，規劃道路下 | 村名，瀝滘村內 |
| 廈滘站 | 位於廈滘南路旁 | 村名，廈滘村內 |
| 大石站 | 位於新光快速路 | 街道名，大石街道內 |
| 漢溪長隆站 | 位於漢溪大道東 | 村名及旅遊景點名，漢溪村內，長隆旅遊度假區旁 |
| 市橋站 | 位於橋興大道光明北路口 | 街道名，市橋街道內 |
| 番禺廣場站 | 位於清河東路 | 廣場名，番禺廣場旁 |
| 林和西站 | 位於天河北路林和西路口 | 道路名 |
| 廣州東站 | 位於廣州東站大樓的地底 | 鐵路車站名 |
| 燕塘站 | 位於燕興路 | 村名，燕塘村內 |
| 梅花園站 | 位於廣州大道北與怡新路口 | 小區名，“梅花園”小區旁 |
| 京溪南方醫院站 | 位於廣州大道北 | 村名及醫院名，京溪村內，南方醫科大學南方醫院旁 |
| 同和站 | 位於廣州大道北白山路口 | 同和街道內 |
| 永泰站 | 位於同泰路 | 村名，永泰村內 |
| 白雲大道北站 | 位於白雲大道北、尖彭路、同泰路交匯處 | 道路名 |
| 嘉禾望崗站 | 位於嶺南新世界小區，規劃路旁 | 街道名及村名，嘉禾街道望崗村內 |
| 龍歸站 | 位於106國道上 | 鎮名，龍歸鎮內 |
| 人和站 | 位於人和大馬路 | 鎮名，人和鎮內 |
| 高增站 | 位於高增村內，規劃路旁 | 村名，高增村內 |
| 機場南站（1號航站樓） | 位於廣州白雲國際機場的1號航站樓大廳內 | 機場名派生，機場的南部 |
| 機場北站（2號航站樓） | 位於廣州白雲國際機場的2號航站樓大廳內 | 機場名派生，機場的北部 |
線路走向
廣州捷運3號線線路圖 廣州捷運3號線主線從天河客運站出發，穿過華南理工大學。沿五山路、天河路到達體育西路向南延伸，經過海心沙、赤崗塔、海珠公園、洛溪島，繼續沿新光快速路向南，經過光明北路向東到達清河東路。北延段南起體育西路，穿過廣州天河體育中心、廣州東站，燕嶺公園向西北到達廣州大道北，經過廣州大道北、同泰路，向北到達106國道，最終到達機場北站。東延段西起番禺區的番禺廣場站，然後沿亞運大道向東延伸至京珠高速路，接著在亞運大道立交的西側轉向東南，再向東下穿京珠高速路與廣州捷運4號線高架交替，最後到達廣州亞運城媒體中心的海傍站。
運營時刻運營情況
• 主線運行時刻
| 車站 | 車站編號 | 首班車往番禺廣場 | 首班車往天河客運站 | 末班車往番禺廣場 | 末班車往天河客運站 |
| 番禺廣場站 | 3-01 | － | 06:00 | － | 22:55 |
| 市橋站 | 3-02 | 06:40 | 06:03 | 次日00:03 | 22:57 |
| 漢溪長隆站 | 3-03 | 06:38 | 06:09 | 23:58 | 23:02 |
| 大石站 | 3-04 | 06:36 | 06:12 | 23:55 | 23:05 |
| 廈滘站 | 3-05 | 06:34 | 06:15 | 23:53 | 23:07 |
| 瀝滘站 | 3-06 | 06:32 | 06:05 | 23:51 | 23:09 |
| 大塘站 | 3-07 | 06:30 | 06:07 | 23:48 | 23:12 |
| 客村站 | 3-08 | 06:28 | 06:10 | 23:46 | 23:14 |
| 廣州塔站 | 3-09 | 06:26 | 06:12 | 23:44 | 23:16 |
| 珠江新城站 | 3-10 | 06:24 | 06:14 | 23:42 | 23:17 |
| 體育西路站 | 3-11 | 06:21 | 06:18 | 23:40 | 23:19 |
| 石牌橋站 | 3-12 | 06:19 | 06:21 | 23:38 | 23:21 |
| 崗頂站 | 3-13 | 06:17 | 06:23 | 23:36 | 23:23 |
| 華師站 | 3-14 | 06:15 | 06:25 | 23:34 | 23:25 |
| 五山站 | 3-15 | 06:13 | 06:28 | 23:32 | 23:27 |
| 天河客運站 | 3-16 | 06:10 | － | 23:30 | － |
| 備註： 1、時刻表僅供參考，請提前到達捷運站，以免耽誤行程。 2、在工作日早尖峰時段開行“番禺廣場至同和”小交路。 3、以上內容截至2018年7月。 | |||||
• 北延段運行時刻
| 車站 | 車站編號 | 首班車往體育西路 | 首班車往機場北 | 末班車往體育西路 | 末班車往機場北 | 末班車往嘉禾望崗 |
| 體育西路站 | 3-11 | － | 06:00 | － | 23:00 | 23:30 |
| 林和西站 | 3-17 | 06:01 | 06:01 | 23:51 | 23:01 | 23:31 |
| 廣州東站 | 3-18 | 06:00 | 06:03 | 23:49 | 23:03 | 23:33 |
| 燕塘站 | 3-19 | 06:16 | 06:06 | 23:47 | 23:06 | 23:35 |
| 梅花園站 | 3-20 | 06:13 | 06:08 | 23:44 | 23:08 | 23:38 |
| 京溪南方醫院站 | 3-21 | 06:11 | 06:10 | 23:42 | 23:10 | 23:40 |
| 同和站 | 3-22 | 06:09 | 06:13 | 23:40 | 23:13 | 23:42 |
| 永泰站 | 3-23 | 06:05 | 06:16 | 23:36 | 23:16 | 23:44 |
| 白雲大道北站 | 3-24 | 06:03 | 06:18 | 23:34 | 23:18 | 23:46 |
| 嘉禾望崗站 | 3-25 | 06:00 | 06:00 | 23:32 | 23:21 | - |
| 龍歸站 | 3-26 | 06:12 | 06:04 | 23:27 | 23:26 | - |
| 人和站 | 3-27 | 06:07 | 06:09 | 23:22 | 23:31 | - |
| 高增站 | 3-28 | 06:04 | 06:12 | 23:19 | 23:33 | - |
| 機場南站（1號航站樓） | 3-29 | 06:02 | 06:14 | 23:17 | 23:35 | - |
| 機場北站（2號航站樓） | 3-30 | 06:00 | - | 23:15 | - | - |
| 備註： 1、時刻表僅供參考，請提前到達捷運站，以免耽誤行程。 2、2016年9月1日起，在23:15開行一趟機場南往體育西路方向的夜間專車，專車沿途只停靠嘉禾望崗站、同和站、廣州東站、體育西路站4個車站。 3、尖峰時段有同和至大石單向早高峰短線，乘客無須從北延段換乘主線，直接從三北線的同和站可達到主線大石站。 4、以上內容截至2018年7月。 | ||||||
| 交路 | 星期 | 峰期 | 時間段 | 行車間隔 |
| 天河客運站至番禺廣場站 | 周一至周五 | 高峰 | 07:30至10:00、16:00至20:30 | 1分58秒 |
| 中峰 | 其它時段 | 3分30秒 | ||
| 低峰 | 22:00至23:30 | 6分30秒 | ||
| 周六至周日 | 高峰 | 07:45至20:30 | 1分58秒 | |
| 中峰 | 06:10至07:45、20:30至22:00 | 3分30秒 | ||
| 低峰 | 22:00至23:30 | 6分30秒 | ||
| 機場北站（2號航站樓）至體育西路站 | 周一至周五 | 高峰 | 07:00至09:30、15:45至19:30 | 1分58秒 |
| 低峰 | 其它時段 | 3分30秒 | ||
| 周六至周日 | 高峰 | 08:00至19:30 | 1分58秒 | |
| 低峰 | 06:10至08:00、19:30至23:00 | 3分30秒 |
客運流量
據廣州捷運官網統計，廣州捷運3號線（含北延段）2017年日均客運達193.1萬人次，2017年12月31日，廣州捷運3號線（含北延段）單日客流量達244萬人次，為最高單日線路客運量。
設備設施
車輛設施
廣州捷運3號線列車 廣州捷運3號線列車是SIEMENS公司和中國南車集團株洲電力機車有限公司合作製造的，是中國首列120公里時速的最快捷運列車。 廣州捷運3號線車輛為B型車，車身寬2.8米，長19.98米，3節編組列車長約60米，載客量滿載為675人，超載時可達941人。最高運行速度可以達到120公里/小時。
廣州捷運3號線北延段列車是由中國南車集團株洲電力機車有限公司製造，列車為B型車六節編組。6節編組列車長約120米、寬2.8米。設計最高運行速度為120千米/小時。
廣州捷運3號線列車每節客車車廂內設定有LCD可視頻顯示屏，另外在每節車廂內的上方均設定有閃燈式車站地圖報站裝置，用於顯示車輛運行方向、換乘信息及站名顯示，為乘客提供更加清晰明了的乘車指引。此外，廣州捷運3號線北延段列車每節車還設有兩台薄型車頂一體式空調機組及控制系統。
運行系統
車輛段廣州捷運3號線共設2座車輛基地，嘉禾車輛段和廈滘車輛段；2座主變電站；1座控制指揮中心，大石控制中心。
交路運行
在工作日早尖峰時段開行“番禺廣場至同和”小交路。尖峰時段有同和至大石單向早高峰短線，乘客無須從北延段換乘主線，直接從三北線的同和站可達到主線大石站。
2016年9月1日起，在23:15開行一趟機場南往體育西路方向的夜間專車，專車沿途只停靠嘉禾望崗站、同和站、廣州東站、體育西路站4個車站。
服務設施
在廣州捷運3號線車站內有許多商鋪，全線支持移動支付、金融IC卡付費過閘。廣州捷運3號線車站提供的便民雨傘租借、共享雨傘的服務。同時，車站外還停有共享腳踏車。在嘉禾望崗站、燕塘站、機場北站和高增站內設有廁所。
主要工程
廣州捷運3號線工期緊、任務重，地質條件差、設計邊界條件不穩定、地下管線多等不利。廣州捷運3號線北延段隧道是亞運期間捷運建設技術難度最大、地質條件最複雜、挑戰風險最多的線路。
建設規劃
• 東延段
廣州捷運3號線東延段線路圖 2018至2022年，廣州捷運3號線東延段，位於番禺區，起於廣州捷運3號線番禺廣場站，共設4座車站，自西往東依次為番禺客運站、廣州新城西站、金光大道站和海傍站（以上均為工程名）。其中換乘站1座，為海傍站。本線路設定停車場1座，為廣州新城停車場，位於亞運大道南側、規劃新基路東側的南北向地塊內。因亞運城東部捷運城軌換乘規劃未穩定，暫緩3號線再向東延伸至海鷗島。
• 支線拆解
未來2020至2040年，廣州捷運3號線支線（天河客運站-體育西路）與廣州捷運10號線合併，廣州捷運3號線南北端將實現互通，遠期，廣州捷運9號線也有可能與廣州捷運3號線合併，成為一條新的支線。
文化特色
永泰站設計圖 廣州捷運3號線主線列車較窄，為流線型外觀，列車以彩虹色為主色調，車體兩邊各有一條鮮艷的橙色飾帶。廣州捷運3號線北延段列車外型採用流線型結構，車身兩邊顏色以白色、橙色和銀色色帶為主，車頭色彩圖案類似飛機飛翔造型。廣州捷運3號線列車的外玻璃窗寬闊通透，車廂內牆面與天花板以白色調為主。在嘉禾望崗至機場北區間捷運車廂內有廣播去往機場北站（2號航站樓）的溫馨提示。
廣州捷運3號線的車站的設計遵循“一線一景，一站一色”的規範，每一個車站均有各自的顏色，亦為廣州捷運的特色。廣州捷運3號線北延段沿線各站均設有航班信息電子顯示屏，供旅客實時查詢航班動態。
價值意義
廣州捷運3號線是廣州市城市發展重點向南部轉移的戰略線路，是廣州捷運南北向的主幹線，是實現廣州“南拓”目標的骨幹交通線路。廣州捷運3號線助於實現城市總體規劃目標，拉開城市布局，提高和改善城市交通環境及對外交通輻射強度。
廣州捷運
| 廣州捷運1號線 | 西朗 - 坑口 - 花地灣 - 芳村 - 黃沙 - 長壽路 - 陳家祠 - 西門口 - 公園前 - 農講所 - 烈士陵園 - 東山口 - 楊箕 - 體育西路 - 體育中心 - 廣州東站 |
| 廣州捷運2號線 | 嘉禾望崗 - 黃邊 - 江夏 - 蕭崗 - 會議中心 - 舊機場 - 雲城 - 三元里 - 廣州火車站 - 越秀公園 - 紀念堂 - 公園前 - 海珠廣場 - 市二宮 - 江南西 - 昌崗 - 江泰路 - 東曉南 - 南洲 - 洛溪 - 南浦 - 會江 - 石壁 - 廣州新客站 |
| 廣州捷運3號線 | 市橋段：天河客運站 - 五山 - 華師 - 崗頂 - 石牌橋 - 體育西路 - 珠江新城 - 赤崗塔 - 客村 - 大塘 - 瀝滘 - 廈滘 - 大石 - 漢溪長隆 - 市橋 - 番禺廣場 機場段：機場北 - 機場南 - 高增 - 人和 - 龍歸 - 嘉禾望崗 - 白雲大道北 - 永泰 - 同和 - 京溪南方醫院 - 梅花園 - 燕塘 - 廣州東站 - 林和西 - 體育西路 |
| 廣州捷運4號線 | 黃村 - 車陂 - 車陂南 - 萬勝圍 - 官洲 - 大學城北 - 大學城南 - 新造 - 官橋 - 石碁 - 海傍 - 低涌 - 東涌 - 慶盛 - 黃閣汽車城 - 黃閣 - 蕉門 - 金洲 - 東瓜宇 - 蝴蝶洲 - 金門 - 南北台 - 南沙客運港 |
| 廣州捷運5號線 | 滘口 - 坦尾 - 中山八 - 西場 - 西村 - 廣州火車站 - 小北 - 淘金 - 區莊 - 動物園 - 楊箕 - 五羊邨 - 珠江新城 - 獵德 - 潭村 - 員村 - 科韻路 - 車陂南 - 東圃 - 三溪 - 魚珠 - 大沙地 - 大沙東 - 文沖 |
| 廣州捷運6號線 | 潯峰崗 - 橫沙 - 沙貝 - 河沙 - 坦尾 - 如意坊 - 黃沙 - 文化公園 - 一德路 - 海珠廣場 - 北京路 - 越秀南 - 東湖 - 東山口 - 區莊 - 黃花崗 - 沙河頂 - 沙河 - 天平架 - 燕塘 - 天河客運站 - 長湴 - 植物園 - 龍洞 - 柯木塱 - 高塘石 - 黃陂 - 香山路 - 科學城東 - 暹崗 - 蘿崗 - 香雪 |
| 廣州捷運7號線 | 廣州新客站 - 石壁東 - 謝村 - 鍾村 - 漢溪長隆 - 鶴莊 - 官堂 - 金坑 - 市頭 - 新造 |
| 廣州捷運8號線 | 文化公園 - 同福西 - 鳳凰新村 - 沙園 - 寶崗大道 - 昌崗 - 曉港 - 中大 - 鷺江 - 客村 - 赤崗 - 磨碟沙 - 新港東 - 琶洲 - 萬勝圍 |
| 廣州捷運9號線 | 飛鵝嶺 - 花都汽車城 - 廣州北站 - 花果山公園 - 花都廣場 - 馬鞍山公園 - 清埗 - 高增 |
| 廣州捷運13號線 | 魚珠 - 豐樂路 - 文園 - 夏園 - 南崗 - 南鹼路 - 東洲 - 新塘 - 官湖 - 象頸嶺 |
| 廣佛線 | 小涌 - 東平 - 世紀蓮 - 瀾石 - 魁奇路 - 季華園 - 同濟路 - 祖廟 - 普君北路 - 朝安 - 桂城 - 南桂路 - (蟲雷)崗[3] - 千燈湖 - 金融高新區 - 龍溪 - 菊樹 - 西朗 - 鶴洞 - 沙涌 - 沙園 - 燕崗 - 石溪 - 南洲 - 瀝滘 |
| 珠江新城旅客自動輸送系統 | 林和西 - 體育中心南 - 天河南 - 黃埔大道西 - 金穗路 - 花城大道 - 歌劇院 - 海心沙 - 赤崗塔 |
