ศูนย์พิสูจน์หลักฐาน 3 ได้ก่อตั้งตามพระราชกฤษฎีการแบ่งส่วนราชการสำนักงานตำรวจแห่งชาติ พ.ศ.2552 เมื่อวันที่ 7 กันยายน พ.ศ.2552 โดยอาศัยอาคารที่ทำการของตำรวจภูธรภาค 3 อาคารตำรวจภูธรจังหวัดนครราชสีมา ตั้งอยู่ที่ ถ.สรรพสิทธิ์ ต.ในเมือง อ.เมือง จว.นครราชสีมา 30000 ซึ่งเดิมเป็นแผนกวิทยาการตำรวจ ขึ้นกับตำรวจภูธรจังหวัด และมีการปรับโครงสร้างเป็นกองวิทยาการเขต 4 สังกัดกองวิทยาการตำรวจ ต่อมาจึงมีการปรับโครงสร้างเป็นศูนย์พิสูจน์หลักฐาน 3 สังกัดสำนักงานพิสูจน์หลักฐานตำรวจ สำนักงานตำรวจแห่งชาติ

เมื่อปี 2559 ได้สร้างอาคารที่ทำการ ศูนย์พิสูจน์หลักฐาน 3 อยู่ที่ 102 ถ.สุรนารายณ์ ต.จอหอ อ.เมือ จว.นครราชสีมา 30310 โดยมีพื้นที่รับผิดชอบ 8 จังหวัด ได้แก่ นครราชสีมา, ชัยภูมิ, บุรีรัมย์, สุรินทร์, ศรีสะเกษ, อุบลราชธานี, อำนาจเจริญ และ ยโสธร