在百家园路站并线、沿天目山路，经汽车西站后转至西溪路、黄龙体育中心、曙光路至武林广场、西湖文化广场与1号线形成双向同站台换乘。再向北转向河东路到长乐路（规划），后往东北方向转至沈半路、白石北路、新天地街、竹清路、华丰路、同协路、大农港路、天都路，终点为余杭区星桥路，共设车站33座。远期经过藕花洲大街与9号线相交，止于临平红丰路站。3号线经过余杭区、西湖区、下城区、拱墅区和江干区，位于市主要客流走廊之上，是轨道系统的骨干线。目的是加强市西面、东北面与市中心的联系。预计2017年开工，2021年完工。