第3師団 (日本軍)
満州から帰国した翌年の1937年(昭和12年)7月に日中戦争が勃発、第3師団は第11師団とともに上海の在留邦人救援という名目で編成された上海派遣軍の指揮下に入り、8月23日上海郊外の呉淞に上陸(第二次上海事変)、呉淞の中国軍の抵抗は激しく、第9師団・第13師団・第101師団・重藤支隊の増派と、更には第10軍の増援を仰ぐものの中国軍を撃破、続いて南京攻略に参加した。
1938年(昭和13年)2月14日には、新たに編成された中支那派遣軍戦闘序列に編入されて徐州会戦に参戦、同年8月22日には第2軍戦闘序列に編入、武漢作戦を戦った。同年12月9日には第11軍戦闘序列に編入され、その後戦線が膠着して多くの師団が占領地の警備を新設師団に委ねて復員するなか第3師団は華中方面に駐屯し続けた。
太平洋戦争開戦後も第11軍隷下華中に在り、この方面で行われたさまざまな作戦に参戦した。1944年(昭和19年)には大陸打通作戦第二段の湘桂作戦に参戦して広西省に進攻、9月6日に零陵飛行場を、11月4日には桂林第1飛行場を占領し、11月4日に柳城・柳州北岸を攻略、一時貴州省まで進出し12月2日には八塞を占領した。作戦終了後は第11軍司令部の置かれた柳州の南側の南寧方面の警備を担当、なお西側の宜山方面は第13師団、北東側の桂林方面は第58師団が担当した。
1945年(昭和20年)になると戦局の変化から広西省方面の日本軍は撤退を開始、4月18日に第13師団と共に支那派遣軍直轄師団となり南寧の警備を第58師団に譲って上海方面に向けて移動中に鎮江で終戦を迎えた。