Su nomenclatura original era la oficial de la ruta E-901 N-III,[nota 1]​ aunque desde 2003, como el resto de las autovías, comparte el identificador con las autopistas, lo que da como resultado la letra "A" refiriéndose (en este caso) a que es una autovía perteneciente al Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana y el "3" que es el orden que sigue según la disposición de las autovías radiales, que empieza con la A-1 o autovía del Norte y termina con la A-6 o autovía del Noroeste, siguiendo un sentido horario.

Queda denominada como la Autovía A-3 con trazado de Vallecas N-III km 11-Valencia, Avenida del Cid.

La mayor parte de la A-3 es la antigua carretera N-III que ha sido desdoblada.

Además se prevé la ampliación a tres carriles por sentido del tramo Tarancón-Honrubia, incluyendo una prolongación de la autopista R-3, hasta Tarancón, para solucionar los conocidos atascos que suelen formase en esta autovía.

En esta autovía son habituales los conocidos y peligrosos atascos a 120 km/h, sobre todo en época estival.

La sociedad concesionaria se denomina "Autovía Conquense, S.A.", participada por FCC y Bankia a través del grupo concesional Globalvía Infraestructuras, S.A..

De este modo, entra en la provincia de Cuenca pasando junto a Belinchón, Tarancón (donde conecta con la A-40), Villarrubio, Saelices, Montalbo, Villares del Saz, Cervera del Llano, La Hinojosa, La Almarcha, Castillo de Garcimuñoz, Torrubia del Castillo, Honrubia, Cañada Juncosa y Atalaya del Cañavate, tramo que realiza sobre el trazado de la N-3, salvo correcciones puntuales.

Nada más pasar Chirivella, se encuentra con la V-30 (circunvalación de Valencia), con la cual enlaza mientras pasa por encima del nuevo cauce del río Turia o Plan Sur.

A través de la A-35 se circula posteriormente hasta Valencia desde Almansa.

Ya en los años 1960, existió un proyecto de autopista entre Madrid y Valencia con esa denominación que finalmente no fue llevado a cabo en su totalidad, tan solo se llegaron a hacer los ocho primeros kilómetros que existen en la actualidad (kilómetro 3 a 11, citados más arriba), dada la complicación que implicaba para la España de entonces de construcción de autopistas, algo que solo solía hacerse mediante la concesión a sociedades.

Los 352 km oficialmente otorgados a la ruta son en realidad de la antigua carretera N-III, por su trazado, pudiendo la autovía A-3, ser fácilmente más larga en trayecto.

Su balizado y amojonado, le fue "transpuesto", a la entonces autovía A-3 automáticamente, como en toda la Red de Interés General del Estado (RIGE).