歷史
K3次列車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，車次被確定為3/4次，由蘇聯鐵路提供車輛並擔任客運乘務，列車出北京站後經豐沙、京包線運行，列車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任客運乘務的北京-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。同年5月31日，首趟由中方擔任的國際聯運客車抵達莫斯科雅羅斯拉夫火車站月台，以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，中方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”。
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，例如蘇聯扣押列車上的中國駐蘇聯外交官。1963年9月7日，由北京鐵路局擔當乘務的3次列車在蘇聯納烏什基站遭到蘇聯邊防和海關人員的無理檢查，並在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。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列車全體乘務員，譴責蘇方的無理行為。1965年10月12日，集二鐵路由軌距1524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，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。中方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。
1990年代蘇聯解體後，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，客車變成了“貨車”。2000年10月中國鐵路實現第三次大面積提速，列車車次在中國境內因此變更為K3/4次快速列車，2007年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，現在從莫斯科到北京來的旅客主要是西方旅遊者，為的是欣賞沿途的風光，旺季時常常爆滿，一票難求。
列車編組
K3次列車列車在中國境內採取15節車廂編組，其中國際聯運硬臥車7輛、高級軟臥車2輛、軟臥車及行李車各1輛，另有3輛硬臥車及1輛餐車為北京至二連間的國內迴轉車。國際聯運列車的餐車為單獨加掛，在入國境時掛上、出國境前卸載，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及硬臥車廂。
由於中國鐵路採用軌距為1435毫米的標準鐵軌，而俄羅斯、蒙古兩國寬軌1520毫米，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。因為換輪和邊境檢查，所以列車會在二連浩特停3個小時左右。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。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—7 | 8 | 9—10 | 11，13—15 |
| 車型 （中鐵） | XL18 行李車 | YW18 硬臥車 | RW18 軟臥車 | 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 （中鐵） | CA18 餐車 | YW18 硬臥車 | YW18 硬臥車 |
| 運行區段 | 扎門烏德↔蘇赫巴托 | 運行區段 | 納烏什基↔莫斯科 | ||
| 車廂編號 | 0 | 無 | 車廂編號 | 無 | 18 (K3),3 (K4) |
| 車型 （蒙鐵） | MECT-36 定員36人 硬臥車 | MECT PECTOPAH 餐車 | 車型 （俄鐵） | MECT PECTOPAH 餐車 | MECT-36 定員36人 硬臥車 |
機車交路
時刻表
中國與蒙古國無時差，蒙古國每年3月的最後一個周末起至9月最後一個周末止實行夏令時（比中國快1小時），中國與俄羅斯時差為5小時。| K3次 | 停靠站 | K4次 | ||||
| 天數 | 到點 | 開點 | 到點 | 開點 | 天數 | |
| 當天 （星期三） | — | 11：22 | 北京 | 11：40 | — | 第七天 （星期一） |
| 14：39 | 14：45 | 張家口南 | 8：16 | 8：24 | ||
| 16：56 | 17：08 | 集寧南 | 6：08 | 6：20 | ||
| 19：38 | 19：40 | 朱日和 | 3：29 | 3：31 | ||
| 21：48 | 0：59 | 二連 | 21：00 | 1：20 | 第六天 （星期天） | |
| ↑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 （星期天） |
| 6：15 | 6：50 | 賽音山達 | 14：47 | 15：20 | ||
| 10：13 | 10：30 | 喬伊爾 | 11：20 | 11：35 | ||
| 14：35 | 15：22 | 烏蘭巴托 | 6：45 | 7：30 | ||
| 17：59 | 18：09 | 宗哈拉 | 3：45 | 3：55 | ||
| 19：13 | 19：33 | 薩爾西特 | 通過不停車 | |||
| 20：09 | 20：24 | 達爾汗 | 1：41 | 1：59 | ||
| 21：50 | 23：10 | 蘇赫巴托 | 22：29 | 0：14 | 第五天 （星期六） | |
| 23：25 | 23：30 | 5公里 （技術停車） | 21：42 | 21：52 | ||
| ↑蒙古國 / 俄羅斯↓ | ||||||
| 第二天 （星期四） | 18：36 | 19：03 | 多卓爾內 （技術停車） | 17：27 | 17：34 | 第五天 （星期六） |
| 19：14 | 21：04 | 納烏什基 | 14：36 | 16：26 | ||
| 21：54 | 21：56 | 吉達 | 13：50 | 13：51 | ||
| 第三天 （星期五） | 2：04 | 2：44 | 烏蘭烏德 | 9：57 | 10：27 | |
| 8：11 | 8：16 | 斯柳江卡 | 5：19 | 5：21 | ||
| 10：49 | 11：14 | 伊爾庫茨克 | 2：28 | 2：53 | ||
| 15：04 | 15：34 | 濟馬 | 22：02 | 22：32 | 第四天 （星期五） | |
| 19：01 | 19：14 | 尼日涅烏丁斯克 | 18：17 | 18：30 | ||
| 23：40 | 0：02 | 伊蘭斯卡雅 | 13：16 | 13：38 | ||
| 第四天 （星期六） | 3：53 | 4：15 | 克拉斯諾亞爾斯克 | 8：45 | 9：07 | |
| 9：54 | 10：20 | 馬林斯克 | 2：59 | 3：25 | ||
| 12：22 | 12：24 | 泰加 | 0：57 | 0：59 | ||
| 15：53 | 16：12 | 新西伯利亞 | 21：04 | 21：23 | 第三天 （星期四） | |
| 19：33 | 20：00 | 巴拉賓斯克 | 17：27 | 17：57 | ||
| 23：26 | 23：46 | 鄂木斯克 | 13：37 | 13：53 | ||
| 第五天 （星期天） | 2：51 | 3：03 | 伊希姆 | 10：22 | 10：34 | |
| 6：31 | 6：51 | 秋明 | 6：18 | 6：38 | ||
| 11：15 | 11：42 | 斯維爾德洛夫斯克 | 1：32 | 1：59 | ||
| 17：16 | 17：36 | 彼爾姆 | 19：48 | 20：17 | 第二天 （星期三） | |
| 21：25 | 21：48 | 巴列集諾 | 15：43 | 16：06 | ||
| 第六天 （星期一） | 0：51 | 1：06 | 基洛夫 | 12：18 | 12：33 | |
| 6：50 | 7：02 | 高爾基 | 5：36 | 5：48 | ||
| 10：20 | 10：43 | 弗拉基米爾 | 2：30 | 2：53 | ||
| 13：58 | — | 莫斯科 | — | 23：45 | 當天 （星期二） | |
列車劫案
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，而蒙古國並沒安排警力上車值守。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。在隨後共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”。
劫案發生後，中國駐俄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年雖然一共拘捕102人，也有漏網之魚逃竄到第三國。追捕工作至今仍未停止，最新落網的是其中一個團伙的主犯宗立勇，於2011年7月22日在北京首都機場歸案。
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。
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
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，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。
