日军战车第三师团是一个第二次世界大战时期的日军机械化部队。日军战车第三师团，第二次世界大战时期的日军机械化部队之一。1942年6月24日由日军骑兵集团改编而成。师团长为西原一策中将，师团司令部驻在中国包头。下辖战车第五旅团、第六旅团、机械化步兵第三联队、师团速射炮队、师团搜索队、机械化炮兵第三联队及防空队、工兵队、整备队、辎重队等，共约13800余人。1944年春，该师团参加“一号作战”，在河南境内与中国军队作战。1945年日本帝国主义投降时，该师团已调至中国北平附近通县地区，向中国第十一战区投降。