Гимназия была основана в 1906 году в честь сына российского царя Николая II цесаревича Алексея, поэтому поначалу называлась «Алексеевская женская гимназия». Это было одно из первых каменных зданий в Бобруйске.

После революции в стенах этого здания был рабфак, потом педагогический институт, педучилище, с 1956 года — средняя школа №5. В 1965 году к старому корпусу был пристроен новый.

В 1993 году заведение получило статус гимназии.

Директор гимназии №3 г. Бобруйска - Архипенко Варвара Борисовна.