Die Division war ebenfalls Teil der Invasion auf Sizilien am 10. Juli 1943 und bereitete den Weg für eine Invasion der alliierten Truppen auf das italienische Festland. Als Teil der 5. US-Armee und unter dem Kommando des Divisionskommandeurs Generalmajor Lucian K. Truscott landete die 3. Infanteriedivision am 18. September im Brückenkopf von Salerno und bereitete den Weg nach Neapel für die nachrückenden Truppen. Die Stadt fiel am 1. Oktober und die Alliierten bewegten sich in Richtung des Flusses Volturno. Der alliierte Vorstoß kam bei Monte Cassino zum Erliegen. Um das Vorrücken wieder in Gang zu setzen, wurde am 23. Januar 1944 bei Anzio eine amphibische Landung durchgeführt. Seit dieser Landung bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs wurde die Division von Generalmajor John W. O’Daniel geführt.