Два экипажа из состава полка принимали участие в конфликте на Халхин-Голе. В 1939 году полк привлекался к операции по присоединению Западной Белоруссии и Западной Украины, выполнив 342 боевых вылета. С 11 декабря 1939 года принимал участие в Зимней войне, выполнив 318 боевых и 78 транспортных вылетов. В 1940 году полк принимал участие в Присоединение Бессарабии и Северной Буковины, выполнив 327 вылетов. В ходе этой операции самолётами в том числе и 3-го авиационного полка были доставлены (парашютным и посадочным способом) десантники из числа 240-й и 201-й воздушно-десантных бригад.