八幡製鐵
第2次合理化に続いて1960年度から、1965年度(昭和40年度)の粗鋼生産量908万トンを目標とする「第3次合理化」が進められた。主な内容は、堺製鐵所の建設と八幡製鐵所戸畑地区における高炉の増設である。堺製鐵所は1965年(昭和40年)に高炉が完成し、八幡・戸畑に続く3つ目の銑鋼一貫製鉄所となった。また、採算性が悪い光製鐵所にはステンレス冷延鋼板の製造設備が新設され、採算性向上が図られた。1962年(昭和37年)の不況と1965年の不況の影響で減産が行われたため工事が遅れたものもあるが、おおむね1965年度には終了した。1965年度の粗鋼生産量は775万トンとなり、目標に達していない。
合理化の一方、事業の多角化が進んだ。それまで社内需要を賄っていた工作部門を「工作本部」として1963年(昭和38年)に発足させ、製鉄所に関する機械の外販を開始した。海外での技術協力を開始したのもこのころで、複数のメーカーが参加して1960年代前半に操業を開始したブラジル・ウジミナスのプロジェクトに続いて、1965年にはマレーシアの現地資本と合弁でマラヤワタ・スチール (Marayawata Steel)を設立し、海外への技術協力を本格化させた。
日本企業として本格的な市場調査・需要予測の体制を整え始めた先駆けとなったのもこの時期である。1959年10月には社内に市場調査部が設置され、1961年より本格的な需要予測の公表を開始。大口顧客への聞き取り調査をメインとした本格的な短期の需要予測を行ったのは同社が日本初であるという。この需要予測で従来とは比較にならないほどの高い需要が見込まれたことが、その後の同社の合理化計画に大きな影響を及ぼしている(新日鐵住金君津製鐵所#設立までの背景も参照)。