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  CRH3列車的原型為衍生自德國鐵路ICE-3列車的西門子Velaro平臺,中國以引進西門子交通集團先進技術並吸收的方式,由中國北車唐山軌道客車在國內生產實現國產化。2004年8月,鐵道部展開為用於中國鐵路第六次大提速、時速200公里級別的第一輪高速動車組技術引進招標,結果西門子公司因提出高昂的轉讓技術、車輛造價費用(原型車每列3.5億元人民幣,技術轉讓費3.9億歐元)而無法在第一輪招標獲得任何訂單。至2005年11月,中國鐵道部與德國西門子在「以市場換技術」的原則下籤訂協議,西門子因而獲得60列時速300公里的高速列車訂單,總值6.69億歐元(原型車每列2.5億元人民幣,技術轉讓費8000萬歐元),最終被定型為CRH3C。

  CRH3A型的原型衍生自CRH5和CJ1平臺,由中國北車主導,中國北車所屬長客股份公司設計生產,並於2013年6月8日在長客亮相。CJ1型動車組以CRH380BL技術平臺為基礎,借鑑了CRH380BL、CRH380CL、CRH380B、CRH5型動車組的優點,研製開發的自主智慧財產權動車組。 CRH3A型動車組列車不完全與CJ1型實驗列車相同,採用新頭型,統型化的車內定員與設施配置,在優化空氣動力效能的同時,也減少了乘客上車後難於找到相應需求設施的難度,有利於乘車體驗的統一,減少乘客學習設施分佈的需要。  CRH3A型動車組列車的制動能力比現有的高速動車組列車提高了15%。另外,CRH3A列車也採用了中國自主研發的監測控制系統,以對列車的運營狀態進行實時監控。該車型採用全封閉車體,以期在橋隧比較大的線路運營時保證較好的氣密性與乘坐舒適度。該車型內飾採用中國電力動車組統型內飾設計,沒有「面壁」(即靠車廂兩側的座位無車窗)情況,亦將車窗加大以獲得更好的採光效能。一等座列車採用暖光照明,而二等座車廂為普通白光照明。在行李架下方,設定有座位標識貼。  該型號列車為白色底色,車窗黑色塗裝並在車窗下有單條藍色腰線。另外該列車兩端的駕駛室觀察窗有金色點綴,與CR400BF「復興號」動車組塗裝有相似之處,火車迷暱稱為“黃金眼”。  2017年9月份起,CRH3A型陸續下線交付,首先用於西成客運專線本線車使用,但由於無法應付西成客運專線秦嶺段的坡度,後退出西成客運專線的運營並陸續轉配至成渝客運專線、成遂渝鐵路、渝貴鐵路、貴廣客運專線運營。

  CRH3C型電力動車組採用動力分散式,每列8節編組,共4節動車和4節拖車(4M4T),最高運營速度達350km/h。列車設有一等座車(ZY)1輛、二等座車(ZE)5輛,二等/特等座車(ZET)一輛和帶酒吧的二等座車(ZEC)一輛。其中特等座採用1+2方式佈置,一等座採用2+2方式佈置,二等座為2+3佈置。除了帶酒吧的二等座車外,其他車廂所有座位均能旋轉。但由於座位安排不合理,二等座車約有一半的靠窗座會出現“面壁”情況,目前為單數靠窗座面壁。  根據合同,西門子在德國本土製造首批3列CRH3C列車和一些重要部件;並向中方合作伙伴——北車集團唐山軌道客車、永濟電機廠和鐵道部研究院提供技術支援和技術轉讓,使中國具備相應的生產能力。唐山機車車輛廠將承擔其餘57列列車的生產,第一階段國產率是30%,第二階段將提高到 50%,最終將達到70%。並且全部列車均使用中國品牌(CRH)。  2組由德國原裝進口的CRH3型列車原稱CRH3A,西門子內部稱為Velaro CN,原編號為CRH-002A及CRH-004A,後改為002C及004C。第一組進口列車在2007年12月12日在科勒非爾德舉行了隆重的交接儀式,並於2007年12月底在德國不來梅裝船付運,在2008年1月運抵中國天津,隨後到北京環行鐵道進行試驗。  由唐山軌道客車在中國製造的國產化CRH3型動車組稱為CRH3C,編號為CRH-001C、CRH-003C、CRH-005C至CRH-060C。其結構與進口車完全相同。首組國產化列車的鋁合金車體於2007年9月完成,唐山方面原本預計這組列車會於2008年3月31日正式出廠。惟國產化列車部分零部件未能如期運抵車廠,官方遂把正式下線時間延至4月11日,而這列由唐山軌道客車製造的第一列國產化CRH3C(CRH-001C)於2008年6月24日上午9時13分在京津城際鐵路的試驗中創下了394.3公里的最高時速,當天的試驗中CRH3C僅用了5分鐘左右,速度就提升至300公里/小時。  隨著京津城際鐵路於2008年8月1日正式通車運營,CRH3C型動車組也於當日起投入運營,其商用運營時速達350Km/h,是當時世界日常運營時速最快的輪軌高速鐵路。  CRH-013C重聯CRH-017C列車於2009年12月9日在武廣客運專線進行試驗,最高時速達到了394.2公里,創下了兩車重聯情況下的世界運營高速鐵路最高速度記錄。  於2009年9月28日,中國北車再獲140列新一代動車組訂單,其中20列為CRH3C型動車組,由唐山軌道客車製造。  CRH3C車輪使用的鋼材材質較軟,車輪不均勻磨耗相對於其他車型更加嚴重,因此被中國大陸部分火車迷諷刺稱為“多邊形”(而由於上述原因,CRH3C在甲種運送時限速80km/h,而非一般機車車輛的120km/h),後續的CRH380B系列車型已經解決了此問題。

  CRH3G由原中國北車主導的CJ平臺(城際動車組),是以西門子技術為平臺,CRH3C型動車組為原型,吸收借鑑了CRH380B、CRH380C系列動車組和CRH5A型動車組優點,研製開發的擁有自主智慧財產權的動車組平臺。由唐山機車車輛有限公司自主研製,僅試製一列,編號為CJ2-0303。  CRH3G可根據幹線高速鐵路、城際鐵路等不同運營線路的需求,分別以最高運營速度160km/h、200km/h、250km/h三個等級執行,是一款針對城際線路起停頻繁、客流量大而設計的動車組。CJ平臺動車組還具有較強的成本優勢和售後維護優勢。

  CRH3F是唐山軌道客車有限責任公司設計生產的時速160km/h城際動車組。採用2動2拖4編組。  CRH3F型動車組採用鋁合金輕量化焊接車體,採用2動2拖4編組,可拓展至6編組或8編組。具備時速200km/h的升級能力,具有重聯功能。

  CRH3X為唐山軌道客車有限責任公司設計生產的可變編組動車組。此車型最大的亮點在於可像普通機車一樣,在2至16節範圍內隨意搭配車廂。CRH3X 分為250km/h速度平臺和350km/h速度平臺。兩個平臺,提供750kw、1500kw和2500kw三種供實現不同速度或編組長度的選擇。根據不同的速度要求,配置不同的動拖比實現不同的速度等級。250km/h平臺可擴充套件到 160~300km/h,350km/h平臺可擴充套件到 200~350km/h。牽引變流裝置的整合化、小型化、獨立化使得一節車就是一個動力單元,如遇故障,切除或解編維修單節即可,比目前固定編組的動車組更加方便,提高了車底利用效率。目前此車型僅一輛樣車CRH3X-0307 (非官方名稱,實際編號CRH-0307,頭車編號CRH0307-001),正在唐山廠測試中。

  直至2019年10月,140列CRH3型列車已出廠,編號分別為0207、3001～3111、5230～5257。CRH3C分別配屬廣州局集團和成都局集團,其中部分曾配屬北京局集團。而CRH3A型列車則集中配屬成都局集團。CRH3X型列車在唐山廠測試中。
和諧號CRH3型電力動車組,是中華人民共和國鐵道部為營運新建的高速城際鐵路及客運專線,而向德國西門子交通集團和中國北車集團唐山軌道客車有限責任公司訂購的CRH系列高速動車組(只限CRH3A,CRH3C由中國鐵路總公司分別向唐山軌道客車有限責任公司和長春軌道客車股份有限公司訂購)。中國鐵道部將所有引進國外技術、聯合設計生產的中國鐵路高速(CRH)車輛均命名為「和諧號」。