广州地铁3号线(南北快线，北延段称机场线)，被誉为暨广州地铁1号线之后广州地铁线网中最繁忙的地铁线路，代表颜色是橙色。线路呈南北「Y」字形走向，贯穿了番禺区、海珠区、天河区、白云区、花都区。并促进了新中轴线和番禺区新城区，地铁线路北延段与白云机场衔接，向南延伸至广州新城。广州地铁3号线全长64.41公里，共设29座车站，2座车辆基地，2座主变电站，1座控制指挥中心，总***为人民币159.05亿元。
随着广州地铁跨越式的发展，广州地铁进入了大线网运营时代，客流快速增长，目前日均客流超680万人次，最高日客运量超900万人次，承担了广州市超过44%的公交客流运送任务，客流强度全国靠前。公司始终以“安全、准点、快捷、便利”的服务理念，精心组织运营，不断提高运营水平和服务质量，为乘客提供了安全优质的交通运输服务。在广东省靠前服务行业民意调查中，广州地铁运营服务乘客满意度从2007年起，已连续多年位列交通行业前列。广州地铁始终坚持、倡导文明服务，已成为展示广州市两个文明建设成果的重要窗口。
主支线三号线主线是机场南—体育西路—番禺广场，支线是天河客运站—体育西路。但现阶段采取两条独立的行车路线：
主要路线为天河客运站—体育西路—番禺广场，大部分情况下直接称呼为三号线;
另一路线为机场南-体育西路，官方和传媒称呼为三号线北延段或简称三北线。
由于两条行车路线相交但不重叠，两者之间需要在体育西路站换乘。即从主线番禺广场站北上的列车到达体育西路站后即转入支线开往天河客运站;而前往机场南站则须在体育西路站下车到中部站台换乘始发往机场南方向的列车，继续主线上的旅程，反向同理。
加开空车为了疏导3号线中段的乘客，3号线工作日晚高峰均有分别从客村、体育西路、厦滘和大石站起载的列车班次，同时疏导上述各站积压的大量乘客。这些班次分别於客村站後存车线、厦滘车辆段或大石站後存车线直接开出，抵达上述各站後才起载前往天河客运站(体育西路站出发则是前往番禺广场站)。
同时为了继续增加3号线北延段的运能，3号线北延段早高峰亦有加开「同和至大石单向早高峰短线」。晚高峰则有加开林和西往机场南的列车班次，疏导北延段特别是林和西站和广州东站的大量乘客。这些班次均由厦滘车辆段或大石站後存车线直接开出，中途不停大石至体育西路沿途各站，抵达林和西站後才起载前往机场南站。
高峰短线继二号线在2013年初开行早高峰短线车后，3号线于2013年5月27日在工作日7:50～8:45加开8趟短线车，运行区间为同和开至大石站北往南方单向。加开空车时间段内，同和至体育西路站方向的运能将提升54.8%，平均行车间隔压缩为1分58秒。前往珠江新城至大石站的乘客可上车后留意列车广播，搭乘短线车的乘客，无需在体育西站换乘即可直达目的地;若乘坐短线车前往石牌桥至天河客运站沿途各站，因体育西路站车站结构所限，无法通过站台直接换乘，需经过站厅或换乘平台进行换乘，亦可以继续乘搭至珠江新城站，再到对面换乘往天河客运站方向的列车。
东延段走向(未开通)广州轨道交通三号线东延段全长9.58km，为地下敷设线路，线路西起番禺区的番禺广场站，然后沿亚运大道向东延伸至京珠高速路，接着在亚运大道立交的西侧转向东南，再向东下穿京珠高速路与广州轨道交通四号线高架交替，最后到达广州亚运城媒体中心的海傍站。
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