当初は
静岡線の
三島〜
新静岡間の運行用に残されていた旧形電車を置き換える事を第一目的とされていたため、まずは
沼津総合車両基地に8編成24両が新製配備された。その後、
東海電気鉄道より引き継いだ静岡県内の路線のうち、
沼津線での運行用にも用いることとなった。その後、設計改良された6000形電車も随時増備されることとなったため、最終的には沼津車両基地に14編成42両、
静岡車両基地に6編成18両、計20編成60両が配備された。
最盛期は20編成の大所帯が属していた3000形であったが、その後の静岡線の乗客増により、優等列車は8〜10両編成の運転となり、この車両を主に充当していた各駅停車の運用も4〜5両編成が主軸となり、改良を加えた6000形共々、徐々に運用の一翼を担う立場からは外れていった。次第に余剰が出始めた同車は、車両不足となっていた
愛佳交通に7編成21両、
京神急行電鉄羽田空港線再開業時の一時的な車両不足の補填用として6編成18両がリースされた。
2015年3月31日、それまで愛佳交通に貸し出し扱いとなっていた7編成21両が正式に譲渡された。後を追うように、
京神急行電鉄から返却された6編成18両と共に4編成12両が6月30日で除籍、
東海電気鉄道へ譲渡された。現在では残る3編成9両が
沼津総合車両基地にしており、6000形電車に混じって活躍を続けている。