量配属东风型柴油机车，担当成昆铁路全线的客货列车牵引任务。
1970年代.1972年起，东风3型客运机车投入批量生产，并配属到某些急需机车的客运机务段。广州铁路局长沙机务段是首个配属东风3型机车的机务段，担当京广铁路郴州—长沙—岳阳的旅客列车牵引任务，代替老旧的胜利3型和胜利6型蒸汽机车。1973年，上海铁路局上海机务段配属东风3型机车，以替换使用寿命将近四十年的KF型蒸汽机车，担当京沪铁路上海至南京、蚌埠间的旅客列车牵引任务。同年，郑州铁路局郑州机务南段开始大量配属东风3型机车，