歷史
K3/4次列車是中國鐵路最早開行的國際聯運列車1958年7月28日，鐵路合作組織關於協商國際聯運旅客列車時刻表會議在波蘭華沙舉行，會議商定北京－莫斯科直通旅客列車自1959年夏季起經由蒙古國每周運行一班往返。1959年4月8日，中蒙蘇鐵路代表會議在蘇聯伊爾庫茨克舉行，就北京－烏蘭巴托－莫斯科國際旅客列車的開行簽訂議定書，自1959年6月1日起生效。
1959年6月4日，北京－烏蘭巴托－莫斯科國際旅客列車正式開行，車次確定為 3/4次（中國境內）、 1/2次（蒙古國境內）、 7/8次（蘇聯境內），由蘇聯鐵路提供車輛並擔當乘務，列車出北京正陽門東站後經由京包鐵路運行，在集寧站更換轉向架。1960年5月24日，由中國鐵路提供車輛並擔當乘務的北京－烏蘭巴托－莫斯科國際旅客列車開行，蘇聯鐵路擔當的列車停開。5月31日，首趟由中國鐵路擔當的國際聯運列車抵達莫斯科雅羅斯拉夫爾火車站月台，以蘇聯交通部長馬斯維切夫為首的蘇聯各界人士到車站迎接。開行之初，中國主要學習蘇聯的經驗，照抄對方的作業程式、排班制度。早年乘坐這趟列車的大多是因公出差的政府官員、代表團，甚至是省部級以上的高級幹部。車輛在庫內檢修時有公安人員把守。故而不少人把這趟車稱作“神秘的東方列車”。
K3/4次列車的國內迴轉車水牌雖然1960年代至1980年代間中蘇交惡，3/4次列車仍然沒有停運，但之間曾發生多次衝突，例如1974年蘇聯克格勃在伊爾庫茨克車站扣押列車上的中國駐蘇聯外交官關恆廣。1963年9月7日，由北京鐵路局擔當乘務的3次列車在蘇聯邊境納烏什基站遭到蘇聯邊防和海關人員的無理檢查，並在9月8日驅逐全體中國列車乘務員和旅客。事發後，中國鐵道部3次致電蘇聯交通部，要求對方採取措施，保證不再發生類似事件。9月16日，中國國務院總理周恩來、外交部長陳毅在北京人民大會堂接見全體列車乘務員，譴責蘇聯的無理行為。1965年10月12日，集二鐵路由軌距1520毫米的寬軌改為1435毫米的標準軌，列車換裝及換輪由集寧站改在二連站進行。中蘇交惡期間及文化大革命時期，列車乘務員被要求不得擅自與外國旅客聊天，列車抵達境外車站時，不允許旅客下車拍照留念。中國列車員也怕犯政治錯誤，不敢和旅客合影，出境時除了《人民日報》不能攜帶其他報紙雜誌。1983年6月1日，中蒙蘇三方正式將列車車次統一為 3/4次。
從北京到莫斯科的車票1990年代初蘇聯解體後，隨著中俄關係快速發展和邊貿熱的興起，往返於兩國做生意的人員逐漸成為這趟列車的主要乘客，尤其是90年代初，坐車的大多是販賣國際商品的商人（“倒爺”），客車變成了“貨車”。2000年10月21日，中國鐵路實施第三次大面積提速，3/4次列車等級變更為快速列車，車次使用 K3/4次，2007年4月18日，中國鐵路實施第六次大提速，K3/4次列車與K23/24次列車由京包線關溝段改經豐沙線運行。
2000年代後，K3/4次列車的旅客構成也發生了很大變化，現在從北京到莫斯科的旅客主要是中國旅行團與西方旅遊者，為的是欣賞沿途的風光，旺季時常常爆滿，一票難求。
自2017年5月10日起，K3/4次列車取消軟臥車，只有硬臥（四人一間，無空調）和高級軟臥（兩人一間，兩個包間合用一個洗臉池）兩種可以選擇。
2019年，俄羅斯鐵路調整列車運行圖，列車車次在俄羅斯境內由原來的003/004次變更為 003З/004З次。
列車編組
K3/4次國際列車內部K3/4次列車使用的18型客車及19型客車為1995年購自德國車輛生產集團（Deutsche Waggonbau AG，簡稱DWA，後為Adtranz）下屬的阿門多夫車輛廠（Waggonbau Ammendorf），其保留了綠皮車體，車廂內沒有空調，供暖來自燒煤，由於途經蒙古、西伯利亞等特殊氣候地帶，列車一年中有8個月需要供暖，因此往返一趟需要大量的煤，以乘務員添加的煤量來計算，每趟列車上配備27名乘務員，平均每位乘務員往返一次需要消耗4～5噸煤。
003З次列車編組中的RW19型高級軟臥車列車在中國境內採取13節車廂編組，2017年5月10日起取消硬臥車與軟臥車各1輛，現時其中國際聯運車廂編組為硬臥車6輛、高級軟臥車2輛及行李車1輛，另有3輛硬臥車及1輛餐車為北京至二連區間的國內迴轉車。國際聯運列車的餐車為單獨加掛， 在入國境時編掛、出國境前解編，由各國各自負責境內路段。此外列車行經蒙古國及俄羅斯境內也會加掛該國餐車與臥鋪車廂。
由於中國鐵路採用軌距為1435毫米的標準鐵軌，而蒙古國、俄羅斯兩國鐵路則採用1520毫米的寬軌，鐵軌寬窄不同，因此列車每次出入境均需要在中國的二連站換輪庫更換轉向架。整個過程一般是用起重設備將客車整列抬起，原轉向架推出，再推進另一軌距的備用轉向架。由於換輪和邊防檢查，列車在二連浩特需要停靠5個小時左右。乘客可以選擇留在列車上觀看換輪過程，也可以下車在二連站站房休息。
| 運行區段 | 北京↔莫斯科 | |||
| 車廂編號 | 無 | 5—6 | 9—10 | 11，13—15 |
| 車型 | XL18 行李車 | YW18 硬臥車 | RW19 高級軟臥車 | YW18 硬臥車 |
| 運行區段 | 北京↔二連 | ||
| 車廂編號 | 無 | 0 | 加1—加2 |
| 車型 （中國鐵路） | CA18 餐車 | YW18 硬臥車 | YW18 硬臥車 |
| 運行區段 | 扎門烏德↔蘇赫巴托爾 | 運行區段 | 納烏什基↔莫斯科 | ||
| 車廂編號 | 無 | 0 | 車廂編號 | 無 | 18(K3)，3(K4) |
| 車型 （蒙古國鐵路） | MECT PECTOPAH 餐車 | MECT-18 定員18人 高級軟臥車 | 車型 （俄羅斯鐵路） | MECT PECTOPAH 餐車 | MECT-36 定員36人 硬臥車 |
機車交路
俄羅斯鐵路的EP2K型177號機車牽引003З次列車運行在西伯利亞鐵路K3/4次列車在中國境內由中國鐵路北京局集團有限公司北京機務段使用和諧3C型電力機車擔當北京至集寧南間機車交路，北京司機與集寧司機在大同站輪乘，集寧南至二連由中國鐵路呼和浩特局集團有限公司集寧機務段使用東風4D型內燃機車擔當，由集寧機務段機車乘務員值乘。中蒙邊境由蒙古國鐵路的CKD4B型柴油機車擔當二連至扎門烏德間機車交路，蒙古國境內扎門烏德至蘇赫巴托爾由蒙古國鐵路的2M62MM型柴油機車或2TE116型柴油機車（俄語：2ТЭ116）擔當，中國二連至蒙古國蘇赫巴托爾由蒙古國鐵路司機值乘。蒙俄邊境由俄羅斯鐵路的TEM2型柴油機車（俄語：ТЭМ2）擔當蘇赫巴托爾至納烏什基間機車交路，俄羅斯境內納烏什基至烏蘭烏德由俄羅斯鐵路的2TE10M型柴油機車（俄語：2ТЭ10М）擔當，烏蘭烏德至莫斯科由俄羅斯鐵路的電力機車擔當，蒙古國蘇赫巴托爾至俄羅斯莫斯科由俄羅斯鐵路司機值乘。
| 運行區段 | 本務機車 | 配屬 | 司機更替 |
| 北京↔集寧南 | 和諧3C型電力機車 | 京局京段 | 北京/集寧司機 在大同輪乘 |
| 集寧南↔二連 | 東風4D型內燃機車 | 呼局集段 | 集寧司機 |
| 二連↔扎門烏德 | CKD4B型柴油機車 | 蒙古國鐵路 | 蒙古國司機 |
| 扎門烏德↔烏蘭巴托↔蘇赫巴托爾 | 2M62MM型柴油機車 2TE116型柴油機車 | ||
| 蘇赫巴托爾↔納烏什基 | TEM2型柴油機車 | 俄羅斯鐵路 | 俄羅斯司機 |
| 納烏什基↔烏蘭烏德 | 2TE10M型柴油機車 | ||
| 烏蘭烏德↔馬林斯克 | EP1P型電力機車 | ||
| 馬林斯克↔（巴拉賓斯克）↔巴列濟諾 | EP2K型電力機車 | ||
| 巴列濟諾↔弗拉基米爾 | ChS4T型電力機車 | ||
| 弗拉基米爾↔莫斯科 | ChS7型電力機車 EP2K型電力機車 |
註：為機車回庫的需要，可能在巴拉賓斯克增加換掛一次。
時刻表
中國與蒙古國無時差，中國與俄羅斯時差為5小時。
| K3次/003次/003З次 | 停靠站 | 004З次/004次/K4次 | ||||
| 天數 | 到點 | 開點 | 到點 | 開點 | 天數 | |
| 當天 （星期三） | — | 7：27 | 北京 | 14：35 | — | 第七天 （星期一） |
| 10：40 | 10：50 | 張家口南 | 11：09 | 11：15 | ||
| 15：27 | 15：43 | 集寧南 | 6：37 | 6：55 | ||
| 18：03 | 18：05 | 朱日和 | 4：07 | 4：09 | ||
| 20：18 | 0：59 | 二連 | 21：00 | 2：00 | 第六天 （星期日） | |
| ↑中國 / 蒙古國↓ | ||||||
| 第二天 （星期四） | 1：25 | 2：40 | 扎門烏德 | 18：50 | 20：35 | 第六天 （星期日） |
| 6：15 | 6：50 | 賽音山達 | 14：49 | 15：20 | ||
| 10：13 | 10：30 | 喬伊爾 | 11：22 | 11：37 | ||
| 14：35 | 15：22 | 烏蘭巴托 | 6：50 | 7：30 | ||
| 17：59 | 18：14 | 宗哈拉 | 3：45 | 4：00 | ||
| 19：54 | 20：24 | 達爾汗 | 1：41 | 1：54 | ||
| 21：50 | 23：29 | 蘇赫巴托爾 | 22：29 | 0：14 | 第五天 （星期六） | |
| ↑蒙古國 / 俄羅斯↓ | ||||||
| 第二天 （星期四） | 19：14 | 21：04 | 納烏什基 | 14：57 | 16：47 | 第五天 （星期六） |
| 21：48 | 21：50 | 吉達 | 14：10 | 14：11 | ||
| 第三天 （星期五） | 1：20 | 2：05 | 烏蘭烏德 | 10：02 | 10：47 | |
| 7：15 | 7：17 | 斯柳江卡 | 5：20 | 5：22 | ||
| 9：52 | 10：22 | 伊爾庫茨克 | 2：50 | 3：13 | ||
| 14：42 | 15：12 | 濟馬 | 22：05 | 22：35 | 第四天 （星期五） | |
| 18：43 | 18：56 | 下烏金斯克 | 18：15 | 18：28 | ||
| 23：24 | 23：41 | 伊蘭斯基 | 13：27 | 13：47 | ||
| 第四天 （星期六） | 3：49 | 4：11 | 克拉斯諾亞爾斯克 | 8：37 | 8：59 | |
| 9：55 | 10：29 | 馬林斯克 | 2：31 | 2：58 | ||
| 15：51 | 16：09 | 新西伯利亞 | 21：07 | 21：25 | 第三天 （星期四） | |
| 19：24 | 19：54 | 巴拉賓斯克 | 17：15 | 17：45 | ||
| 23：26 | 23：42 | 鄂木斯克 | 13：36 | 13：52 | ||
| 第五天 （星期日） | 2：55 | 3：10 | 伊希姆 | 10：10 | 10：25 | |
| 6：30 | 6：50 | 秋明 | 6：00 | 6：20 | ||
| 11：28 | 11：58 | 葉卡捷琳堡 | 1：12 | 1：40 | ||
| 17：28 | 17：48 | 彼爾姆 | 19：51 | 20：11 | 第二天 （星期三） | |
| 21：21 | 21：47 | 巴列濟諾 | 16：03 | 16：29 | ||
| 通過不停車 | 格拉佐夫 | 15：30 | 15：32 | |||
| 第六天 （星期一） | 0：55 | 1：10 | 基洛夫 | 11：58 | 12：19 | |
| 6：47 | 7：02 | 下諾夫哥羅德 | 5：47 | 5：59 | ||
| 10：34 | 11：00 | 弗拉基米爾 | 2：36 | 3：02 | ||
| 13：58 | — | 莫斯科 （雅羅斯拉夫爾） | — | 23：55 | 當天 （星期二） | |
列車劫案
K3/4次列車在二連站的換輪庫更換轉向架（使用第四代18型客車）1990年代初，經歷政治巨變的俄羅斯對生活物資的大量需求讓中國人找到了商機，不少有熱衷經商的中國人都走上了倒賣小商品的淘金路。由於當時還沒有發貨渠道，只能通過火車自己帶貨。3/4次列車是北京通往莫斯科的最便捷陸路通道，於是，原本列車員比乘客多的這趟列車變成了流動的貨攤。當列車進入俄羅斯境內，只要一停車，中國人就站在車視窗賣貨，經常是車還沒到莫斯科，貨便已售罄。當時帶貨的人和偷渡者身上都帶有大量美元，這便吸引了不法分子的注意，1992年開始出現了偷竊行為，到了1993年初就變成了搶劫。
1993年5月26日，3次列車駛出中國國境後，中國乘警便按照規定下車，而蒙古國與俄羅斯卻沒有安排警察上車值守。一夥劫匪因此從幾間包房裡竄出，闖進列車包廂，向乘客索要護照、錢財，並將受害人捆綁起來毒打搜身，歷時十多個小時，劫匪們搶得美元2600多元，人民幣2000多元，金戒指4枚。在隨後6天6夜的行程里，這趟列車先後被四伙匪徒洗劫，20多名中國旅客遭到劫持，3名婦女被強姦、輪姦，多人被打傷、刺傷。據警方後來的核實，被搶劫的金額達7000多美元，這便是轟動一時的“中俄列車大劫案”。
蒙古國鐵路的2Zagal型機車牽引003次列車停靠在烏蘭巴托站劫案發生後，中國駐俄羅斯大使館以密函形式上報中共中央，公安部迅速成立了中俄列車劫案特偵組，在俄羅斯和中國境內開始了大規模的偵破搜捕，到1994年一共拘捕102人，也有漏網之魚逃竄到第三國。該案件的最後三名網上通緝犯於2011年全部落網。
香港導演麥當傑其後拍攝了以該次劫案為背景的電影《中國十大奇案之中俄列車大劫案》，由呂良偉等領銜主演，於1995年在中國大陸上映。2018年1月浙江衛視首播的電視劇《莫斯科行動》也以該次劫案為藍本。
2012年1月10日，主犯邵迅在北京鐵路運輸中級法院的法庭接受審判。
事故
脫軌的4次國際列車（使用第二代18型客車）1984年10月29日，4次國際聯運列車經由京包鐵路運行至土木站內無人看守道口處時，由於一輛拖拉機搶道，列車停車不及與拖拉機相撞，事故造成拖拉機上4人死亡，列車機後3至10位車輛脫軌，中斷京包鐵路正線行車40小時08分，直接經濟損失293萬元人民幣。因這次事故涉及國際聯運列車，中國政府對此十分重視，不久之後鐵道部、交通部、公安部聯合發布了《鐵路道口通行規定》，要求加強國際列車通過沿線道口的安全管理。
