1972年，烟台市人民汽车公司新辟3路，起讫站为火车站烟台山，线路因严重亏损曾两度停运。

1984年，烟台市公共交通公司3路（火车站（胜利路、北马路、朝阳街）烟台山）调整走向，起讫站调整为火车站（北马路、解放路、海岸路）烟台山。

1989年10月01日，烟台市公共交通公司3路调整走向并与13路合并，番号改为3路，起讫站调整为烟台山新石路烟台山（环行）。

1994年06月29日，烟台市公共交通公司3路实行无人售票，线路全程票价1元，为烟台市首条实行无人售票的公交线路。后期因线路实行承包机制，线路改回有人售票。

2002年07月17日，根据《烟台市关于推进市区城市公共交通客运集约化经营的指导意见》，烟台市正式启动市区中巴车退市项目。烟台市公共交通公司实行3路中巴退市项目，新辟3路大巴，线路实行有人售票，全程1元，起讫站为国际会展中心国际会展中心（环行）。

2002年10月06日，烟台市公共交通公司3路实行无人售票，线路全程票价1元。

2011年06月15日，烟台公交3路（旅游大世界旅游大世界<环行>）线路调整走向，线路拆分后为主线3路魁玉南路方向、区间3路港城西大街方向两条线路，新辟3路套口区间车。3路魁玉南路方向起讫站调整为刘家（魁玉南路、魁富路）旅游大世界；因魁玉南路施工，新辟3路港城西大街方向，线路走向为南里（港城西大街、青年南路）旅游大世界；新辟3路套口区间车，线路起讫站为套口旅游大世界。

2013年08月16日，烟台公交新购置的20辆DD6106B02型LNG公交车辆，正式在3路上线运营。

2013年12月14日，烟台公交3路魁玉南路（刘家旅游大世界）、70路（官庄龙海家园公交场站）线路延伸，3路魁玉南路起讫站调整为套口公交场站旅游大世界，70路起讫站调整为套口公交场站龙海家园公交场站。3路套口区间车停止运营。

2014年08月，烟台公交新购置的24辆扬子江WG6100NHM4型CNG公交车辆，正式在3路港城西大街方向、3路魁玉南路方向上线运营。

2015年05月，烟台公交新购置的24辆中通LCK6101HEV1型油电混合动力公交车辆，正式在3路港城西大街方向、3路魁玉南路方向上线运营。

2016年06月，烟台公交新购置的162辆舒驰YTK6830GEV1型纯电动公交车辆，正式在3路（含区间）、6路、15路、30路、32路、37路、39路、42路、47路、82路、102路、562路、566路、569路、大润发购物班车、东西南北里专线、昆嵛山区内1号线、昆嵛山区内2号线等线路陆续上线运营。

2016年12月，烟台公交新购置的98辆亚星JS6101GHBEV1型纯电动公交车辆，正式在3路港城西大街方向、3路魁玉南路方向、58路、567路上线运营。

2019年01月19日，烟台公交新购置的20辆中车时代TEG6129BEV09型空调纯电动公交车辆，正式在3路魁玉南路方向、52路上线运营。

2019年08月21日，烟台公交新购置的40辆中通LCK6120EVG3A3型空调纯电动公交车辆，正式在3路港城西大街方向、3路魁玉南路方向、61路上线运营。

2021年08月28日，烟台公交3路魁玉南路方向更名为3路，3路港城西大街方向停止运营。

2025年02月24日，因旅游大世界场站调整，烟台公交3路（东里场站旅游大世界）临时缩线，起讫站调整为东里场站烟台山；49路（龙海家园场站旅游大世界）临时缩线，起讫站调整为龙海家园场站第一海水浴场；59路（西珠岩场站旅游大世界）临时调整走向，起讫站调整为西珠岩场站财会培训中心；82路（龙海家园场站旅游大世界）临时调整走向，起讫站调整为龙海家园场站财会培训中心。