三式中戦車には更なる改良型が存在する。四式中戦車の開発と配備には相当に時間がかかる見込みであったため、従来のラインにある三式中戦車を改良し、連合軍戦車との性能差を縮めることが目的であった。四式中戦車や五式中戦車等に搭載された五式七糎半戦車砲（原型は四式七糎半高射砲）を搭載して攻撃力を更に強化し、溶接を多用することで車体強度も強化されている。また、若干の装甲強化も予定されていた。211号車以後にこの要目で生産される予定だったが、その前に終戦を迎えたため生産されていない。なお、五式戦車砲の搭載方法については四式中戦車の砲塔をそのまま載せるか、従来の三式中戦車の砲塔に搭載する二つの案が考案されていたとされる。三式中戦車の車体に四式中戦車の砲塔を搭載する試験は、1945年3月19日、伊良湖射場で行われた。操作に問題はなく、試験の結果は良好であった。また同月、三式中戦車の砲塔に搭載するために五式七糎半戦車砲の砲架を適合するよう改修が行われている。これらの試験車輌や計画車輌を指す「三式中戦車長砲身型」、「三式中戦車改」、「チヌ改」などの呼称は、後世の書籍や研究者などによる便宜的な通称である。
三式中戦車は、二式砲戦車 ホイや三式砲戦車 ホニIIIなどとともに日本国内の機甲部隊（戦車連隊等）に配備され、本土決戦（決号作戦）に備え温存された。そのため、実戦投入された一式砲戦車 ホニI・四式十五糎自走砲 ホロなどと異なり連合軍と砲火を交える事はついになかった。主な配備部隊は、独立戦車第4旅団の戦車第19連隊（20輌）、戦車第42連隊（10輌）、独立戦車第5旅団の戦車第18連隊（20輌）、戦車第43連隊（10輌）、独立戦車第6旅団の戦車第37連隊（20輌）、戦車第40連隊（20輌）などである。これらの部隊は敵の上陸の予想される九州地方（オリンピック作戦）に配備された。ほかに、コロネット作戦に対応するため関東地方の戦車第4師団にも配備されている。終戦に伴い、大半の三式中戦車は連合軍に引き渡され処分されたが、2輌だけが残され、その1輌が茨城県土浦の陸上自衛隊武器学校に八九式中戦車とともに収蔵・展示されている。
エンジンは統制型一〇〇式空冷V型12気筒ディーゼルエンジンを配置した。排気量は21.7l、最大出力は2,000回転で240馬力、標準的には1,400回転で200馬力を発揮した。携行燃料は335lであり、燃費は100kmで110lを消費した。エンジンの排気は車体後部のフェンダー上に設置されたマフラーから排出された。エンジンの冷却空気は車体袖部に設けられたフェンダーの裏面から排気される。接地圧は0.7kg/平方㎝であった。本車は信地旋回が可能であり、緩旋回では11.0mの回転半径を有した。機動性能は、一式中戦車の全備重量17.2tから18.8tと重量が増加したことにより悪化し、路上最高速度は44km/hから38.8km/hへ低下したが、これは九七式中戦車と同程度であり連合軍の戦車と比較して実用上遜色ない性能である。ただし、懸架装置の強化や従来より高硬度の高マンガン鋳鉄鋼の導入で足回りは改良されたが、転輪や駆動系等は九七式中戦車譲りの一式中戦車と同様だったため、重量増加に起因する不具合が三式中戦車ではより顕著になったとされている。登坂能力は3分の2、渡渉能力は1mであった。航続能力は210km、または300kmである。
ゲーリングの後妻エマ・ゲーリング（愛称エミー）は、ワイマール州立劇場の女優だった。1932年にゲーリングと初めて知りあった。エミーはゲーリングの前妻カリンへの愛情の深さに感銘を受け、ゲーリングもカリンを気にしてくれるエミーに好感を持ち、彼女にカリンの写真を送るなどしている。これをきっかけに二人は付き合うようになった。エミーはゲーリングがカリンを通じて自分を愛していることを知っており、決して前妻カリンと争うことはしなかった。このことはゲーリングに好感を持たせた。1935年2月に二人は婚約した。4月10日に結婚式が催された。3万人の空軍軍人が動員された華々しい物となった。結婚後、エミーはゲーリングの希望により劇場の女優の仕事を辞めた。二人は結婚後、オーバーザルツベルクの自邸で暮らした。1938年6月に一人娘のエッダを儲けた。ヒトラーに夫人がいなかったため、エミーが第三帝国の「ファーストレディー」の役割を果たすこととなり、ヒトラーの公務の軽減にも功績を残した。エミーはブルガリア国王ボリス3世、ハンガリー王国摂政ホルティ、ギリシア王ゲオルギオス2世、イギリスのウィンザー公、日本の松岡洋右外務大臣、山下奉文将軍、チャールズ・リンドバーグなどを「カリンハル」に迎えている。ドイツ敗戦後に夫ゲーリングが逮捕され、1945年10月25日にエミーも逮捕された。1946年2月に釈放された後、ニュルンベルク軍事法廷に夫との面会許可を申請し続けたが、なかなか許可が下りず、処刑前の1946年10月7日に30分間の来訪が許された。エミーは「あなたはここニュルンベルクであなたの同僚とドイツのためにできることすべてをやった…。私はずっとあなたがドイツのために戦い倒れたのだという思いを担い続けるでしょう…。」と述べた。これに対してゲーリングは「キミは固く信じていい。私は決して彼らには吊るされない。」と述べた。この時エミーはその意味に気付かなかったが、ヘルマンはすでに毒薬を手に入れており自殺を決意していたのだった。エミーは、1947年5月29日に再び逮捕され、1948年6月に非ナチ化法廷にかけられ、有罪判決を受けた。釈放後、エミーはエッダとともにミュンヘンで暮らし、1967年には回顧録『我が夫の傍らで』を執筆し、この中で夫ヘルマンを弁護した。エミーは1973年6月10日にミュンヘンにおいて死去した。