A nagyerdei gyógyfürdő mellől indult az 1-es villamos közös pályáról, nyomvonala a Pallagi út mellett haladt, azzal párhuzamosan. Elhaladt a klinikák mellett, majd a nagyerdei elágazást követően szinte lakatlan területen futott egészen Pallagig, ahol a mai Mezőgazdász utcában volt a végállomása.
Indulási pontján közvetlen kapcsolattal rendelkezett az 1-es villamossal és együtt futott a 7-es villamossal a nagyerdei elágazásig. A Debrecen városmagját keletről elkerülő vasútvonal kiépítéséig a nagyerdei elágazástól a HÉV járatai is használták a 3-as vonalát. A HÉV szerelvényei a Pallag után fordultak Hajdúsámson felé.