齐铁路、富西铁路、长白铁路等线路的旅客列车和市郊列车牵引任务。2000年代初，东方红3型机车陆续停运报废。2005年，最后一批在干线上运行的东方红3型机车于在拉滨铁路和吉舒铁路上退役。值得一提，哈尔滨铁路局于1999年引进北亚号柴油动车组后，当该列车的动力车发生故障或进行检修而无法运用时，三棵树机务段的东方红3型机车也经常作为其替补机车，成为当时牡佳铁路和滨绥铁路的一道特别风景。正当东方红3型机车从国铁线路上被淘汰之际，部分东方红3型机车被地方铁路和厂矿企业购置，例如辽宁省调兵山市铁煤集团、河南省周口漯