В ночь на 1 июля остатки управления армии во главе с командующим генерал-лейтенантом В. И. Кузнецовым сумели прорваться в район восточнее Минска, но только 28 июля они сумели выйти из окружения севернее Рогачёва вместе с отрядом 204-й моторизованной дивизии и 274-м стрелковым полком 24-й Самаро-Ульяновской Железной дивизии. В приказе СВГК СССР за № 270 от 16 августа «Об ответственности военнослужащих за сдачу в плен и оставление врагу оружия» говорилось, что
Командующий 3-й армией генерал-лейтенант Кузнецов и член Военного совета армейский комиссар 2 ранга Бирюков с боями вывели из окружения 498 вооружённых красноармейцев и командиров частей 3-й армии и организовали выход из окружения 108-й и 64-й стрелковых дивизий…
1 августа 1941 года 3-я армия была включена в состав Центрального фронта. Командующим армией оставили В. И. Кузнецова, начальником штаба назначили генерал-майора А. С. Жадова; штаб расположился в районе западнее Калинковичей. Армии передали в подчинение 66-й стрелковый корпус, Мозырский укрепрайон, а также 75-ю стрелковую дивизию.
Во второй половине августа 1941 года Центральный фронт был разгромлен и расформирован (смотри Смоленское сражение). 3-я армия вынуждена была оставить Мозырь, после многокилометрового марша передала свои войска 21-й армии, а штаб её был перемещён в стык 50-й и 13-й армий с подчинением штабу Брянского фронта. Командующим армией был назначен генерал-майор Я. Г. Крейзер.
В октябре-декабре 1941 года 3-я армия участвовала в Московском сражении, оказалась в окружении в районе Трубчевска, но вышла из окружения и закрепилась в районе Ефремов.
После перехода Красной Армии в контрнаступление под Москвой 3-я армия участвовала в Елецкой операции. В дальнейшем до лета 1943 года занимала оборонительные позиции.
В июне 1943 года новым командующим 3-й армией назначили генерал-лейтенанта А. В. Горбатова, который командовал ею до конца войны. В июле-августе 1943 года армия участвовала в Орловской наступательной операции, в сентябре — в Брянской наступательной операции. Во второй половине 1944 года войска армии участвовали в Белорусской операции.
3-я армия. «60 лет Великой Победе» // Приложение к официальному сайту Министерства Обороны России
Перечень № 08. Полевые управления Действующей армии. 1938—1940. // Перечни вхождения соединений и частей РККА в состав Действующей армии в период 1939-45 гг. Рассекречено: Директива ГШ ВС СССР № 46 от 30.08.1990.
Список частей в составе 3-й армии
3-я армия // Сайт клуба «Память» Воронежского госуниверситета