Phương diện quân Belorussia 3 được thành lập vào ngày 24 tháng 4 năm 1944 theo chỉ thị của Bộ Tổng tư lệnh tối cao ngày 19 tháng 4 năm 1944, trên cơ sở cải tổ từ phần còn lại của Phương diện quân Tây (sau khi tách ra một phần để thành lập Phương diện quân Belorussia 2.

Trải qua hơn 380 ngày chiến đấu, Phương diện quân Belorussia 3 đã tiến quân trên một hành trình dài, từ khu vực cách 50 km về phía Đông Nam Vitebsk (Nga) đến Königsberg ở Đông Phổ (nay là Kaliningrad), tham gia các chiến dịch Bagration, Baltic, và Đông Phổ.[1] Tổn thất của phương diện quân là 166.838 người chết, 9.292 người mất tích và 667.297 người bị thương, bệnh tật và mất sức chiết đấu.[2] Mặc dù tổn thất lớn, nhưng phần lớn hoạt động của tPhương diện quân Belorussia 3 là chiến thắng, chỉ với một trong số ít những thất bại xảy ra trong Chiến dịch Gumbinnen vào tháng 10 năm 1944.

Phương diện quân Belorussia 3 được giải thể vào ngày 15 tháng 8 năm 1945 theo lệnh của Dân ủy Quốc phòng.[3]