ТЭ3 (тепловоз с электрической передачей, 3-я разработка Харьковского завода транспортного машиностроения) — советский двухсекционный двенадцатиосный (тип 2(30—30)) грузовой тепловоз мощностью 2×2000 л. с. Опытная секция ТЭ3-001 начата постройкой на Харьковском заводе транспортного машиностроения в 1953 году, в 1954 году построена секция ТЭ3-002 (впоследствии сцеплены), а с 1956 года был начат их крупносерийный выпуск, к которому подключились также Коломенский и Ворошиловградский (Луганский) заводы. Освоение производства тепловозов ТЭЗ с дизелями 2Д100 обеспечивало запланированный правительством перевод железнодорожного транспорта с паровозной тяги на тепловозную, и в 1956 году производство паровозов в СССР прекращено. С начала 1960-х до середины 1970-х годов ТЭ3 — основной локомотив на неэлектрифицированных железных дорогах СССР, заменивший мощные паровозы, в том числе ФД, Л, ЛВ и другие. Выпуск ТЭ3 был завершён в 1973 году, всего было выпущено 6,8 тыс. тепловозов данной серии, самой массовой до появления ТЭ10.
Тепловозы ТЭ1 и ТЭ2 ввиду недостаточной мощности не могли заменить мощные паровозы — ФД, ИС, П36 и ЛВ, поэтому в 1947 году ВНИИЖТ подготовил техническое задание на проектирование 12-осного двухсекционного тепловоза с более мощным и быстроходным дизелем.
В 1950 году на Харьковском заводе имени Малышева была начата работа по проектированию магистрального грузового тепловоза, способного полностью заменить и вытеснить с железных дорог паровозы. Работа выполнялась под руководством главного конструктора завода по локомотивостроению А. А. Кирнарского. 13 марта 1952 года научно-технический совет МПС рассмотрел технический проект тепловоза и рекомендовал провести рабочее проектирование и постройку опытной секции. К концу 1953 года была построена первая секция, в начале 1954 года вторая. Секции получили наименование серии ТЭ3 и номера 001 и 002. Впоследствии они были сцеплены и получили литеры А и Б в составе единого тепловоза ТЭ3-001.