1930年6月下旬，根据全国红军代表会议决定，由活动在湘鄂赣苏区的红5军和红8军组成，彭德怀任总指挥，滕代远任政治委员，邓萍任参谋长，吴溉之（后为袁国平）任政治部主任，并组成中国共产党第3军团前敌委员会，彭德怀任书记。随后，由湘鄂赣边独立师和部分游击队组成的第16军也属第3军团建制，全军团共1万余人。8月，红一方面军成立时编入红一方面军序列。是年底至1931年9月，参加中央苏区第一、第二、第三次反“围剿”作战，取得重大战果。此后，参加中央苏区第四、第五次反“围剿”作战和长征。长征途中曾改称红3军。1935年10月到达陕甘苏区。11月初，重新恢复红一方面军番号时红3军团缩编为第4师，归红1军团建制。1935年11月至1936年7月，参加直罗镇战役和东征、西征战役。1937年抗日战争全面爆发后，红4师编为国民革命军第八路军第115师第343旅第686团。

中国工农红军第三军团是红一方面军的重要组成部分。1930年6月下旬在湖北大冶、阳新边界之刘仁八正式成立。军团前委书记兼总指挥彭德怀，政治委员滕代远，参谋长邓萍，政治部主任关溉之（后袁国平）。辖红五军、红八军和红十六军。7月下旬攻克长沙城。8月23日在浏阳永和与红一军团会师，共同组成红一方面军。8月下旬至9月中旬，红三军团所辖红五军、红八军参加第二次攻打长沙战役。1930年冬至1931年9月，参加了中央革命根据地第一、二、三次反“围剿”战争。这期间，红五军、红八军军部取消，由军团直辖一、三、四、六师。

1931年7月底，红七军编入该军团建制。9月，军团将原4个师编为一、二、三师。接着，全军团担负赤化会昌、安远任务。中革军委成立后，归中革军委直接指挥。1932年2月至3月中旬、全军团参加攻打赣州战役，彭德怀任攻赣总指挥。3月12日中革军委决定重新编组红一、三军团，红三军团辖红五军、红七军和红十四军，红五军军部恢复。随后，红三军团编为红军西路军开赴犹崇苏区活动。6月下旬，重归红一方面军建制。不久，红五军军部再次取消。第四次反“围剿”胜利后，红三军团在安乐大湖坪整编，将原红五军第一、二、三师合编为第四师；红七军番号撤销，所部与红二十一军合编为第五师；将兴国模范师编为第六师。整编后军团长彭德怀，政治委员滕代远（12月后杨尚昆继任），参谋长邓萍，政治部主任袁国平。7月至次年1月，红三军团曾两次奉命组成东方军入闽作战。1934年10月上旬末，红三军团从石城南部出发，编为红军野战军右路前锋参加长征。

长征途中曾改称红3军。1935年10月到达陕甘苏区。11月初，重新恢复红一方面军番号时红3军团缩编为第4师，归红1军团建制。1935年11月至1936年7月，参加直罗镇战役和东征、西征战役。1937年抗日战争全面爆发后，红4师编为国民革命军第八路军第115师第343旅第686团。