La línea 3 no solo une Puerta de Toledo con la plaza de San Amaro: también permite recorrer buena parte de la historia de Madrid desde la ventanilla. En su trayecto arranca junto a la Puerta de Toledo, pasa por la basílica de San Francisco el Grande, asciende por Las Vistillas hasta el entorno del Palacio Real y continúa por la plaza de España, la Gran Vía, Callao o Chueca antes de enfilar hacia Chamberí y el eje de Bravo Murillo.

Comenzó a prestar servicio el 15 de junio de 1948 bajo la denominación Sorolla-Sol-Plaza de Benavente, por Chamberí. Su recorrido partía de la glorieta de la Iglesia, entonces conocida como Sorolla -por cierto, su nombre oficial sigue siendo ese, glorieta del Pintor Sorolla-, y atravesaba la plaza de Chamberí, Santa Engracia, la plaza de Santa Bárbara, San Mateo, Fuencarral, Montera, Sol y Carretas antes de llegar a la plaza de Benavente. El regreso seguía otro itinerario, por Atocha, Esparteros, Mayor, Sol, la Carrera de San Jerónimo, Cedaceros, Alcalá, Peligros, Caballero de Gracia, Red de San Luis, Hortaleza y Santa Engracia, hasta volver a la glorieta de la Iglesia.

Durante sus primeros años, la línea fue ampliando sus cabeceras y su recorrido de forma progresiva: en 1952 pasó a denominarse Iglesias-Benavente y, un año después, Iglesias-Puerta de Toledo, recorrido que más tarde se prolongaría hasta General Sanjurjo. En 1953 también se creó un servicio complementario, la línea 103 General Sanjurjo-Plaza de la Provincia, aunque tuvo una vida breve y fue suprimido en 1957. Poco después, en septiembre de 1958, la línea llegó hasta Cuatro Caminos, con cabecera en la calle Maudes, entre Bravo Murillo y Joaquín García Morato, adoptando la denominación Puerta de Toledo-Cuatro Caminos. En agosto de 1972, tras refundirse con la línea 4, pasó a operar bajo el disco 3 como Cuatro Caminos-Puerta de Toledo.

Su denominación actual, San Amaro-Puerta de Toledo, llegó en septiembre de 1977, cuando incorporó el recorrido de la línea 15 hasta la plaza de San Amaro, donde estableció su terminal.

Lo más destacable de los años posteriores, al margen de las modificaciones obligadas por obras o peatonalizaciones, fue el estreno de dos modelos emblemáticos en la línea: por un lado, en mayo de 1994 comenzó a prestar servicio con seis vehículos del novedoso MAN NL/202-F, uno de los primeros autobuses de piso bajo de EMT; por otro, en junio de 2000 llegaron los llamativos Mercedes O/520 Cito. Estos pequeños híbridos, en su versión de 8,1 metros, fueron toda una revolución tanto por su tamaño como por su diseño y sonoridad.

Con una longitud media actual de 8,367 kilómetros, la línea 3 transportó el pasado año a 2.540.574 viajeros y es una de nuestras líneas 100% eléctrica.