Xã Hố Nai 3 là đơn vị hành chính mới, thành lập năm 1978:

Thời chính quyền Việt Nam Cộng hòa. đất Hố Nai 3 thuộc xã Hố Nai, Quận Đức Tu.

Về phía chính quyền cách mạng, xã Hố Nai 3 thuộc huyện Thống Nhất.

Từ năm 1976, huyện Thống Nhất thuộc tỉnh Đồng Nai chia xã Hố Nai thành 4 đơn vị hành chính mới là Hố Nai 1, Hố Nai 2, Hố Nai 3, Hố Nai 4.

Ngày 23 tháng 12 năm 1978, chuyển 2 xã Hố Nai 1 (nay là phường Hố Nai) và Hố Nai 2 (nay là 2 phường Tân Biên và Tân Hòa) về thành phố Biên Hòa quản lý. Huyện Thống Nhất quản lý 2 xã Hố Nai 3, Hố Nai 4. Lúc này, Hố Nai 3 thành cửa ngõ phía Tây của huyện và là nơi nơi chuyển tiếp kinh tế - đô thị của Thành phố Biên Hòa ra các khu vực xung quanh.

Năm 2003, huyện Thống Nhất chia thành hai huyện Trảng Bom và Thống Nhất, xã Hố Nai 3 là một xã của huyện Trảng Bom.

Từ năm 2003 đến nay, Xã Hố Nai 3 là đơn vị hành chính quan trọng với dân số lớn, kinh tế nổi bật.

Đến năn 2019, xã Hố Nai 3 có dân số 55.000 người với mật độ 2.883 người/km².