西鉄3000形電車
車体
車体は軽量化により消費電力を低減するため西鉄車両として初めてステンレス製車体を採用した。側面は2000形や5000形に準じ、両開き式の扉を片側3か所に配置しているが、車体幅は従来車よりの2,670mmよりも54mm拡大した2,724mmとし、客室スペースの拡大を図っている。
前頭部は普通鋼製で、傾斜をつけ、丸みのある形状としている。前面は貫通形で、前面窓は両側とも下部を斜めに切ったパノラミックウインドウとなっている。従来車の前面方向幕は行先と列車種別を同時に表示するものであったが、本形式では列車前方から見て左側の窓上に列車種別表示器を、右側窓上に行先表示器を分けて装備した。前照灯および尾灯は従来車と同様に前面窓下に設置しているが、前照灯は従来のシールドビームから高輝度HIDランプ（ディスチャージヘッドランプ）に変更された。
車体塗装は無塗装ステンレス地（前頭部は銀色地）とし、車体側面窓下に西鉄のコーポレートカラーでもある、ブルー・イエロー・レッドの3色の帯を入れ、側面上部にもブルーの帯を入れている。また、貫通扉や、前面排障器（スカート）はブルーとなっている。
パンタグラフは従来の下枠交差式から、振動に対し追従性に優れるシングルアーム式とし、2両編成は大牟田方先頭車に、3両編成は中間車に2基ずつ設置している。冷房装置は従来の集約分散式から集中式に変更されたが、冷房能力は1台あたり46.5kWとし、1両あたりの能力は従来どおりである。なお、高輝度HID前照灯、シングルアーム式パンタグラフ、集中式冷房装置についても西鉄初の採用となった。
台車・機器
台車は6050形6157F（F=編成）以来採用されている川崎重工業製の軸梁式軸箱支持ボルスタレス台車KW-161B（動力台車）、KW-162B（付随台車）を採用している。主電動機は出力175kWの全閉外扇形台車装架式かご形三相誘導電動機SEA-412で、2両編成の制御電動車モ3100の連結面側台車は7000形・7050形と同様に、主電動機は1個のみの搭載とされたため、2両編成は1C3M（1基の制御器で3個の主電動機を制御する）となっている。3両編成の大牟田側制御車ク3000は将来の主電動機増設に対応するよう、制御車でありながら台車は動力台車が装着された。
制御装置は、東芝製純電気ブレーキ付きIGBT素子によるVVVFインバータで、2両固定編成用と3両固定編成用の2タイプが存在する。2両固定編成はVVVFユニット1群と静止形インバータ (SIV) ユニットを1セット、3両固定編成はVVVFユニット2群とSIVユニットを1セットとし、一体箱に収めて、ぎ装の省スペース化を図っている。制御方式は、主電動機を高速かつ高精度に制御可能なベクトル制御を採用し、高粘着制御を可能とした。さらに、3両編成にはトリプルモードを搭載し、通常走行時の1C2M-VVVF制御の他に、1C4M-VVVF制御や、CVCF (SIV) 制御の3つのモードを制御ユニットに持たせることによって、インバータ1群故障時または、SIV故障時においても切り替え健全なインバータユニットを活用し起動加速度2.5km/h/sを維持しつつ営業運転が可能になっている。
運転台にはカラー液晶ディスプレイを設置しており、主幹制御器は無接点式のワンハンドル形を採用した。
製造
当初は2005年度から2007年度までに3両編成3本、2両編成4本の計17両を製造することが発表されたが、2007年（平成19年）2月27日に発表された第11次中期経営計画（2007 - 2009年度）の中において、本形式32両の追加投入が盛り込まれた。
2006年（平成18年）3月に3両編成・2両編成各2本（末尾01 - 04）、2007年8月に3両編成・2両編成各1本（末尾05・06）、2008年3月に3両編成・2両編成各1本（末尾07・08）、2009年3月に5両編成2本（末尾09・10）、2010年3月に5両編成2本と2両編成1本（末尾11 - 13）が落成し、2005年度から2009年度までに13編成42両が就役した。
2015年からは8000形との置き換えを目的に導入が進められ、2015年に2両編成1本・3両編成2本（末尾14 - 16）が投入され、2016年に2両編成2本・3両編成2本（末尾17 - 20）が投入された。これにより3両編成8本、2両編成8本、5両編成4本の20編成60両となった。
運用
2006年3月25日から営業運転を開始した。営業運転開始当初は、3両編成2本を連結した6両編成を主に急行に使用し、2両編成2本を連結した4両編成を主に普通に使用していた。その後同年6月3日からは、3両編成と2両編成を連結した5両編成で主に急行に使用されるようになった。2008年より2000形を代替し、2010年3月までの増備で5両編成での最大8本使用が可能となり、日中のすべての急行に3000形が使用されることが多くなった。
2012年（平成24年）夏には、電力需給逼迫により節電要請が出されたため、平日昼間の列車が減車され、通常では行われない5両編成での特急運用や3両編成単独での運用も行われた。
製造が再開された後の2015年（平成27年）4月より8000形の廃車が始まったため、8000形の代替として6両編成（3両編成2本または2両編成3本連結）で特急に使用されるようになった。それ以前にも正月・ゴールデンウィークなどの多客期に7両編成として特急運用に入った例や、先述の節電運行時の5両編成特急運用などはあったが、これ以降、通常時にも特急に使用されるようになった。また、2017年7月22日より、3両編成2本（6両編成で運用）が「水都」となり特急に使用されている。5両編成はこれ以降も日中の急行に使用されているが、日中の急行は3000形だけでは賄えなくなったため9000形や5000形も運用されるようになっている。
なお、従来の特急・急行用車両と同様、ラッシュ時には普通列車にも使用される。
「水都」
老朽化した初代「水都」（8000形8061F）を代替するため3017F+3018Fを改造した編成。初代同様、柳川の四季を踏襲し、内装は外装と同じ伝統色で統一感を持たせている。2号車(3317)の車端部にディスプレイキャビネットを設置し、新たに立花家史料館から寄贈された柳川藩主立花家伝来の文化財レプリカが展示される。また、新たに同日から一部駅でサービスを開始した「Nishitetsu Train Free Wi-Fi」に対応し、西鉄電車の車内では初のWi-Fi接続サービスが提供されている。同サービスはNTTBPの訪日外国人向けフリーWi-Fiアプリ「Japan Connected-free Wi-Fi」に対応しており、路線バスの一部（100円バス、連節バス、Fukuoka Airport Bus）及びはかた号で運用している「Nishitetsu Bus Free Wi-Fi」及び福岡市が展開している「Fukuoka City Wi-Fi」と認証連携する。
改造費用は3,300万円。
2017年7月22日に福岡（天神）駅で8000形「水都」と並べての引継式が開催され、同日福岡（天神）11:00発大牟田行き特急より営業運転を開始した。
「旅人」
8000形で最後まで残った初代「旅人」(8051F) の代替を目的として、3010編成を改造した車両。2017年9月16日に運行開始。
「水都」と同様に、「Nishitetsu Train Free Wi-Fi」サービスが利用できる。
外装は、8000形旅人とは異なり太宰府の名所・四季を絵巻風にデザイン。それに伴い、各車両のテーマも5つに再編され、3号車には新たに願い事の紙と祈願箱が設置される。改造費用は3,300万円。
2017年9月16日に西鉄福岡（天神）駅で、8000形初代「旅人」との引継式が行われ、10時48分発太宰府行き急行より運用が開始された。