La chaîne est créée par la loi de réforme de l'audiovisuel de 1975 comme la chaîne régionale culturelle de la Rai sous le nom de Rete 3 (« Réseau 3 »). Elle a commencé ses émissions le et est rebaptisée Rai Tre le .
Le phénomène de la lottizzazione, qui consiste à donner une chaîne à chaque grand courant politique italien, amène dès 1987 Rai Tre dans la sphère d'influence du Parti communiste italien, à la suite de l'arrivée d'Angelo Guglielmi à la direction de la chaîne et d'Alessandro Curzi (lié au PCI) à la direction de l'information.
À la suite de la réorganisation de 1999, Rai Tre est devenue une télé de services, envisageant même de supprimer la publicité et de ne se financer que par la redevance. Son offre de programme est variée, faite de programmes historiques et culturels, de séries populaires, de sport (Giro d'Italie) et de la traditionnelle programmation régionale avec le TGR et un hebdomadaire le samedi.
En 2010, Rai Tre devient Rai 3 et modifie son logotype pour s'harmoniser avec l'ensemble des chaînes du groupe Rai, de concurrencer Rete 4.
La chaîne est disponible en HD (uniquement par satellite) depuis octobre2013.
Rai 3 comptait 21 directions régionales tous dans le chef-lieu sauf pour la Calabre et les Abruzzes où les sièges régionaux se situent à Cosence et Pescara respectivement, dans la Province autonome de Bolzano il y a un autre siège régional situé à Bolzano pour transmettre les programmes (comme le TGR) en italien, allemand et ladin, comme dans les sièges régionaux de Trieste et d'Aoste, qui transmettent les programmes respectivement en slovène et en français respectivement.
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