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省道台3線，又稱內山公路，是一條台灣的城際公路，北起台北市行政院，南迄屏東市台1線交會，總長438.7公里，長度僅次於台1線、台9線，屬於縱貫公路系統之一環。台3線行經台灣西部各縣鄰近山區之鄉鎮市，沿線地形多呈丘陵地、台地，自日治時期被視為軍事用途而闢建，這些零星分散的戰備道路與產業道路，便是台3線的前身，現今台3線對於山區的交通、經濟、觀光以及農業發展幫助很大。與其他奇數編號的省道一樣，是一條南北走向的省道，其中台3線桃園縣龍潭鄉至台中縣豐原市路段為中豐公路之一部分；嘉義縣中埔鄉澐水至台南縣楠西鄉密枝為澐密戰備道路。台3線共有支線三條。

台3甲線
台3甲線 草屯－五塊厝北起南投縣草屯鎮，經中興新村西緣銜接南投市彰南路，至南崗一路口為止。
南投縣草屯鎮：成功中正路口0.000k（台3線岔路）→中正博愛路口1.025k（台14線岔路）→太平碧山路口（右縣道148號終點岔路）→太平省府路口4.536k（鎮市界台14線乙線岔路中興新村主入口）
南投縣南投市：營盤口5.965k（左投15線鄉道岔路）→永豐7.073k（右台14線丁線岔路）→市中心彰南民族路口10.710k（縣道139號岔路）→彰南中興路口11.651k（台14線乙線岔路）→五塊厝11.738k（台3線岔路）

台3乙線
台3乙線 員樹林－深窩起點為桃園縣大溪鎮員樹林，經中科院、國防大學理工學院等軍事研究機關以及經濟部水利署北區水資源局（原石門水庫管理局），止於龍潭鄉深窩，為石門水庫重要連外道路之一。
桃園縣大溪鎮：員樹林0.000k（台3線岔路）
桃園縣龍潭鄉：十一份4.695k（右縣道113號終點岔路）→大坪7.350k（左台4線終點岔路）→深窩12.002（台3線岔路）

台3丙線
台3丙線 水底寮－林尾起點為南投縣竹山鎮水底寮，跨越濁水溪後，於集集鎮152線路口止，該路口為台3丙線與152線共同終點。
南投縣竹山鎮：水底寮0.000k（台3線岔路）→社寮
南投縣集集鎮：林尾7.100（縣道152號岔路）

清領時期，桃園縣大溪至台中縣東勢路段，是所謂「漢番交界線」，這裡的「番」指的是台灣原住民，「漢」指的是從中國來台屯墾的漢人。為了防止漢人打擾原住民的生存，也為了避免原住民受打擾之後的反抗，於是設下這條界線。1933年興建中豐公路（中壢—豐原陸軍戰備道路），正式將其建設為道路。

中豐公路路線(中壢--豐原)
桃園縣段
起點（中壢市中正路與中原路交叉口）中壢市中原路→平鎮市中豐路一段、南勢一二段、莊敬段、山頂段→龍潭鄉中豐路（與中正路路口，以上為縣道113，以下為台三線）龍潭鄉中豐路中山段、上林段、高平段→新竹縣關西鎮
新竹縣段
關西鎮中豐路→中豐新路（外環道）→中豐路→橫山鄉中豐路三二一段→竹東鎮中豐路一二三段→北埔鄉中豐路、仁愛路、埔心街→峨眉鄉中豐路→苗栗線頭份鎮珊珠湖（自平鎮至北埔，各鄉鎮連續以中豐路為名）
苗栗縣段
頭份鎮珊珠湖→三灣鄉中正路→南庄鄉員林村→三灣鄉大河底→獅潭鄉新莊、百壽村、永興村、獅潭市區外環道、新店村、和興村、豐林村、新豐村、竹木村汶水橋（與台6線、台72線交叉）→大湖鄉中原路、市區外環道、南昌路、八份（與縣道130交叉）、新開（鯉魚潭水庫）→卓蘭鎮景山橋、西坪里、豐田裡、市區外環道、蘭勢大橋
台中縣段
東勢鎮蘭勢大橋→東蘭路→石城裡（接中40鄉道石城街及長庚大橋至石岡市區，此為卓蘭-豐原間中豐公路捷徑）→東蘭路→東勢市區→東勢大橋→石岡鄉豐勢路、明德路（外環道）、豐勢路→豐原市豐勢路二一段→豐原車站後站(圓環東路→中山路)
中豐公路路線（台中--豐原）
豐原市市前街（與中正路路口，豐原郵局）、中山路（接圓環東路，以下台三線）→潭子鄉中山路三二一段→台中市北屯區北屯路（以上台三線）雙十路二一段（北區，台中公園）→建國路→台中火車站（台中市中區）
第二中豐公路路線（台中--豐原）
豐原車站→豐原市博愛街、田心路一段、二段（以下為中89鄉道）、鐮村路→潭子鄉豐興路二一段→台中市北屯區軍功路二一段→台中縣太平市樹德路（以上為中89鄉道）、振福路、中山路四段→精武大橋→台中市東區經武路→台中公園（北區、精武路與雙十路口）

1962年台灣公路第一次整編
當時即有台3線之存在，但與今日不同的是，台3線被分成北線與南線，北線從台北市行政院起，迄於嘉義縣中埔鄉澐水；南線起於屏東市，終止於台南縣楠西鄉，兩線里程獨立計算，行經路線與今日大同小異。台3線有一支線台3甲線，於南投市起，沿省府路進入中興新村，後沿中興路南下於彰南路口銜接回台3線。

澐密戰道路線(中埔澐水--楠西密枝)
嘉義縣中埔鄉澐水村澐水橋（與縣道172交叉路口）→中崙村→分水嶺（大埔、中埔鄉界）→番路鄉草山村永興→水井仔（回頭彎）→富山（番路、大埔鄉界）→大埔鄉和平村鳥埔→大埔橋（回頭彎）→大埔市區→茄苳村大茅埔→嘉義農場→風吹嶺（嘉義台南縣界，有往曾文水庫大壩叉路）→台南縣楠西鄉密枝村→楠西市區（與縣道174交叉路口）

1978年台灣公路第二次整編
1978年整編後，納入澐密戰道，台3線成為北起台北，南迄屏東之縱貫公路，而隨著台3線各路段陸續改善完成，本次整編台3線多出了數條支線，其中台3甲線路線不變，大溪鎮員樹林至龍潭鄉深窩路段提升為台3乙線，新闢之草屯外環線、平林橋與原屬台3線之南投市彰南路納編為台3丙線，台3線南投市段則改經南崗工業區。台中至大里路段台3線改行台中市國光路、大里新外環線後，舊線台中市台中路及大里中興路改編為台3丁線。此後，台3線於1983年經過第一次的拓寬改善計畫，全線至少能維持雙向雙車道水準。

1993年台灣公路第三次整編
本次改編將台3線草屯路段改經外環線與新建之貓羅溪橋，原台3線改編為台3甲線，且不再進入中興新村，而改行原台3丙線南投市彰南路段，整編後台3丙線消失，原台3甲線中興新村路段併入台14乙線；廢除台3丁線全線。

近年改變
1997年，台3線第二次拓寬工程全面完工，除苗栗縣鯉魚潭水庫、雲林縣山區與澐密戰備道路段為雙向雙車道外，其餘路段均拓寬為雙向四車道以上，有效抒解西部地區各線南北向公路交通。2002年，配合台16線改道沿濁水溪開闢之新線，原台16線與台16甲路線重新調整，原台16甲線自竹山鎮水底寮至集集鎮林尾路段改編為台3丙線，林尾至水里路段改編為投27線。而台3線台北市段也確定路線為自行政院起，經忠孝西路、中華路、和平西路至華江橋。台3線土城市中央路段自2007年11月8日起正式改走中華路、中央路三段，原台三線中央路一段~三段解編為市區道路。