Το 3ο Γυμνάσιο Ρεθύμνου βρίσκεται στο κέντρο της πόλης απέναντι από τον Ιερό Ναό των 4 Μαρτύρων. Το Σχολείο βρίσκεται σε κοινό κτιριακό συγκρότημα με το 3ο Λύκειο Ρεθύμνου που αποτελεί την συνέχεια του παλιού Γυμνασίου Θηλέων που ιδρύθηκε το 1927.

Η ίδρυση του Σχολείου έγινε κάτω από την διαρκή αύξηση του μαθητικού δυναμικού. Με απαλλοτρίωση του οικοπέδου Δημητρακάκη και επί γυμνασιαρχίας Παν. Πλαγιαννάκου κατασκευάζεται δίπλα από το παλιό κτίριο η δυτική τριόροφη πτέρυγα.

Στα 1965 με την εκπαιδευτική μεταρρύθμιση Παπανδρέου γίνεται διχοτόμηση του εξαταξίου γυμνασίου σε τριετές γυμνάσιο και τριετές Λύκειο. Αυτός ο χωρισμός καταργήθηκε το 1967 από την χούντα. Στην περίοδο 1968-70 ο αριθμός των μαθητριών αυξήθηκε και άλλο και τότε, επί γυμνασιαρχίας Κ. Ξεξάκη, έγινε και άλλη επέκταση. Έτσι συμπληρώθηκε η δυτική πτέρυγα όπως την ξέρουμε σήμερα.

Το πολυπληθές αυτό Σχολείο λειτούργησε σαν ενιαίο Γυμνάσιο Θηλέων μέχρι το 1974. Μετά διχοτομήθηκε σε Α΄ Γυμνάσιο Θηλέων που κατέλαβε το παλιό κτίριο και σε Β΄ που εγκαταστάθηκε στην νέα πτέρυγα. Από το 1976 τα δυο εξατάξια Σχολεία διαιρέθηκαν σε τριετή γυμνάσια και τριετή λύκεια.

Από το 1980, με την μεικτοποίηση των Σχολείων αλλάζουν ονόματα. Έτσι στο παλιό κτίριο στεγάζονται το 3ο Γυμνάσιο και 3ο Λύκειο και στην δυτική πτέρυγα το 4ο Γυμνάσιο και 4ο Λύκειο. Αργότερα με την εισαγωγή του θεσμού των πολυκλαδικών Λυκείων στα 1986 το 4ο Λύκειο καταργήθηκε . Το 4ο Γυμνάσιο εξακολούθησε να στεγάζεται στο συγκρότημα μέχρι το 1991, οπότε μεταφέρθηκε σε νέο κτίριο στα Μυσσίρια. Πλέον στο παλιό κτίριο στεγάζεται το 3ο Λύκειο και στη δυτική πτέρυγα το 3ο Γυμνάσιο.

Το 1995 έγινε μια ακόμη επέκταση στην νότια πλευρά του αύλειου χώρου. Με νομαρχιακή χρηματοδότηση προστέθηκε η αίθουσα πολλαπλών χρήσεων και η αίθουσα τεχνολογίας.

Στο Σχολείο σήμερα μετά την ανακαίνιση του καλοκαιριού του 2008, λειτουργούν δυο εργαστήρια Πληροφορικής, αίθουσα Μουσικής, εργαστήριο Φυσικής – Χημείας καθώς και εργαστήριο Τεχνολογίας και Καλλιτεχνικών μαθημάτων. Λειτουργεί επίσης αίθουσα Βιβλιοθήκης και αναγνωστηρίου.