本系列は落成当初から群馬地区におけるローカル運用（伊勢崎線館林以北・佐野線・小泉線・桐生線）に充当され、その大半が館林検修区（現・南栗橋車両管理区館林出張所）に配属された1974年（昭和49年）には全車が七光台検修区および館林検修区の配属となり、野田線および群馬地区のローカル運用に充当され、その後は列車無線新設および車体塗装の新塗装化以外、特筆すべき改造を受けることなく運用された。本系列の淘汰は、野田線に配属されていた2両編成3本（3551・3553・3556編成）が1992年（平成4年）3月31日付で除籍されたことを皮切りに開始された。同年11月30日限りで野田線の運用が20m車で統一されたことに先立って、同年10月26日付で廃車となった3160・3552編成を最後に野田線運用から撤退した。群馬地区においても1993年（平成5年）より廃車が開始され、1996年（平成8年）4月29日に3152編成を使用して行われた小泉線でのさよなら運転を最後に営業運転を終了し、同年5月2日付で3152・3563編成が除籍され、本系列は形式消滅した。
1986年（昭和61年）頃より上毛電気鉄道から譲り受けの意向が示され、1989年（平成元年）から翌1990年（平成2年）にかけて、モハ3100形・クハ3400形各9両、サハ3200形・モハ3300形各2両、モハ3500形・クハ3600形各1両の計24両が同社へ譲渡された。うち2両編成9本が同社300型として導入されたが、主要機器の老朽化から1995年（平成7年）から1999年（平成11年）にかけて廃車され、現存しない。上毛電気鉄道へ譲渡された車両の詳細は上毛電気鉄道300型電車#300型を参照されたい。また、上信電鉄200形デハ204・205の両運転台化改造に際して、前面窓ガラス・前照灯ケースといった本系列の解体発生品が活用された。保存車両としては、群馬県前橋市内の幼稚園にモハ3505が静態保存されており、3000系列唯一の現存車両として貴重な存在である。
獨協大学在学中よりミュージシャンとしての活動を開始する。当時はコンサートのバックバンドでのギタリストとしての活動が中心であった。1988年にユニット「KEDGE」名義にてアルバム『COMPLETE SAMPLES』を発表。以後、作編曲家として活動し、遊佐未森等を手がける傍ら、テレビドラマ等の劇伴作家としても活動する。1997年にプロデュースを手がけたキリンジが音楽業界を中心に注目を集める。さらに2000年にはMISIAの最大のヒット曲となる「Everything」をプロデュース。2001年には中島美嘉のデビューシングル「STARS」をプロデュース。以後、bird・松任谷由実・平井堅・Crystal Kay・AI・BONNIE PINK 等、数多くのアーティストのプロデュースを手がけている。2003年、自身のセルフプロジェクト「冨田ラボ」（Tomita Lab）として東芝EMIからアルバム『Shipbuilding』を発表。フィーチャリング・ボーカリストに松任谷由実・畠山美由紀・ハナレグミ・キリンジ・Saigenji・birdを起用し、音楽プロデューサーの企画アルバムとしては異例の好セールスを記録する。2005年、ソニー・ミュージックアソシエイテッドレコーズに移籍。「Like A Queen feat. SOULHEAD」、「アタタカイ雨 feat. 田中拡邦 (MAMALAID RAG)」、「ずっと読みかけの夏 feat.CHEMISTRY」と立て続けに3枚のシングルをリリース。2006年、先行シングル3曲を含む2ndアルバム『Shiplaunching』を発表。また、冨田ラボとしては初となるライブ「Tomita Lab Concert」をSHIBUYA-AXにて開催。大貫妙子・キリンジ・CHEMISTRY・Saigenji・SOULHEAD・高橋幸宏・田中拡邦・畠山美由紀・ハナレグミ・山本領平等、2枚のアルバムに参加したミュージシャンをゲスト・ボーカルに、さらにバック・バンドには金原千恵子ストリングス・山本拓夫・村田陽一・三沢またろう等のスタジオ・ミュージシャンを迎えた。2009年、rhythm zoneへ移籍。「Etoile feat.キリンジ/Corps de ballet」、「パラレル feat. 秦 基博」と2枚のシングルをリリース。2010年、"Shipシリーズ3部作"の完結編となる3rdアルバム『Shipahead』を発表。フィーチャリング・ボーカリストに佐野元春・一十三十一・秦基博・安藤裕子・CHEMISTRY・キリンジ・吉田美奈子を迎えた。2011年、冨田恵一プロデュース作品代表作（アーティスト冨田ラボとしての作品も含む）を集めたベストアルバム『冨田恵一 WORKS BEST ～beautiful songs to remember～』を発表。新曲「エイプリルフール feat. 坂本真綾」を収録。また5月には、一夜限りのワンマンライブ「冨田ラボ LIVE - COMBO -」をBlue Note Tokyoにて開催。坂本真綾・秦基博・bird・Hiro-a-keyをゲスト・ボーカルに、さらにバック・バンドには村石雅行・鈴木正人・松本圭司・山本拓夫・西村浩二といったスタジオ・ミュージシャンを迎えた。2013年、ビクターエンタテインメントへ移籍し、4thアルバム『Joyous』を発表。ゲスト・ボーカルに原由子、横山剣(クレイジーケンバンド)、椎名林檎 、さかいゆうを迎える。2014年、自身にとって初の著書となる「ナイトフライ 録音芸術の作法と鑑賞法」 をディスクユニオンより出版。2015年、Sing! Sing! Sing!（TBS）に審査員・編曲家として参加。以来、同局の音楽番組での編曲も多数務めている。2016年、5th Album『SUPERFINE』を発表。ゲスト・ボーカルにYONCE、安部勇磨、コムアイ、城戸あき子、髙城晶平、坂本真綾、AKIO、藤原さくら 。2018年、6th Album『M-P-C “Mentality, Physicality, Computer"』を発表。ゲストボーカルにRyohu、長岡亮介、chelmico、Kento Nagatsuka、Naz、Rei、七尾旅人、吉田沙良。