Gegründet wurde die Luftflotte im Dezember 1940 unter der Bezeichnung Southeast Air District als Teil des United States Army Air Corps aus dem im Jahr 1941 die United States Army Air Forces hervorgingen. Seit März 1941 trug sie die Bezeichnung Third Air Force. Während des Weltkriegs diente sie ähnlich wie die 2. Luftflotte als Ausbildungseinheit für Soldaten die dann mit anderen Einheiten aktiv am Kriegsgeschehen teilnahmen. Die Einheit war auch für das Ausbildungsprogramm mit B-25 und B26 Bombern zuständig.
In den Jahren nach dem Zweiten Weltkrieg wurde die Einheit zunächst kurzfristig deaktiviert. Zwischen dem 1. Mai 1951 und dem 1. November 2005 war sie durchgehend aktiv und an verschiedenen Standorten in England stationiert. Seit April 1972 befand sich das Hauptquartier auf der Mildenhall Air Base. Zwischen dem 1. November 2005 und dem 1. Dezember 2006 war die 3. Luftflotte deaktiviert. Am 1. Dezember 2006 wurde sie auf der Ramstein Air Base erneut aktiviert. Seitdem nimmt sie ihre oben angeführten Aufgaben wahr.
Der 3. Luftflotte sind zurzeit (Dezember 2024) folgende zehn Geschwader unterstellt:
31. Kampfgeschwader (31. Fighter Wing) in Aviano in Italien
