、高雄市、屏东县。其中由于路段建设时的用地取得问题，在台中市与彰化县之间原本应该是南北走向的国道三号很例外地是呈现东西向的走向，自南部北上先经彰化县芬园乡，跨乌溪至台中市雾峰区、乌日区之后，再向西行至彰化县北部的彰化市，沿乌溪（俗称大肚溪）西行至彰化县和美镇，转个接近直角的大弯，跨越大肚溪进入台中市海线地区。相对于中山高当初规划是以串联台湾西岸主要大城市为目的，考量到平衡地区发展、土地取得的成本与避免都市附近短途通勤车流造成阻塞，国道三号的选线皆刻意避开部分人口稠密的都会区并经过许多原本低度开发的乡村地带。