Первоначально, с конца XIX века, называлась Малой Тарховской улицей (Большой Тарховской была нынешняя 2-я Тарховская улица). Тогда улица начиналась чуть раньше — от озера Сестрорецкий Разлив.
В 1940-х годах улицу переименовали в 3-ю Тарховскую (одновременно появились 2-я Тарховская и 4-я Тарховская).
Участок от озера Сестрорецкий Разлив до Разливной набережной был упразднен 20 июня 2010 года[1].
3-я Тарховская ул. (Сестрорецк) // Городские имена сегодня и вчера: Петербургская топонимика / сост. С. В. Алексеева, А. Г. Владимирович, А. Д. Ерофеев и др. — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Лик, 1997. — С. 161. — 288 с. — (Три века Северной Пальмиры). — ISBN 5-86038-023-2.