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國道三號高速公路北起基隆市大武崙的基金交流道，與基金公路（台二線）交會，南至屏東縣大鵬灣，貫穿台灣西部地區南北，是總長431.5公里（主線）的封閉式汽車專用道路系統。
國道三號自北開始南行，依序經過基隆市、台北縣、台北市、台北縣、桃園縣、新竹縣、新竹市、苗栗縣、台中縣、彰化縣、台中縣、南投縣、雲林縣、嘉義縣、台南縣、高雄縣與屏東縣。值得一提的是，由於路段建設時的用地取得問題，在台中縣與彰化縣之間原本應該是南北走向的國道三號很例外地是呈現東西向的走向，因此若是自南部北上，則會先經過實際上位於彰化市東方的台中縣霧峰鄉、烏日鄉之後，向西行至彰化縣北部的彰化市，沿大肚溪（又稱烏溪）西行至彰化縣和美鎮，轉個接近直角的大彎，跨越大肚溪進入台中縣海線地區，與一般人認知的順序（彰化位於台中南邊）不太一樣。相對於中山高當初規劃是以串聯台灣西岸主要大城市為目的，考量到平衡地區發展、土地取得的成本與避免都市附近短途通勤車流造成阻塞，國道三號的選線刻意避開部分人口稠密的都會區並經過許多原本低度開發的鄉村地帶。
國道三號從北部開始，分別在汐止系統交流道（台北縣汐止市）、新竹系統交流道（新竹縣寶山鄉）與彰化系統交流道（彰化縣彰化市）與國道一號中山高速公路交會。其中汐止到新竹的路段，是行走較內陸的山區鄉鎮，新竹到彰化則是經由濱海地區，彰化以南的路段都是沿山區行走，直到南端的林邊為止都採取與中山高平行的路線。相對於原本中山高較為直線的規劃，國道三號因適應地形與避開人口已非常密集的市鎮，路線迂迴較明顯，沿途大量使用高架橋的方式穿越不平坦的地形，工程難度較國道一號提升許多。全程共有15個隧道，其中有9個是聚集在台北盆地南邊的山區，沿線最長的隧道為1,875公尺長的木柵隧道。
除了主線，國道三號在台北南區設置用來連接市區（辛亥路）的支線－國道三甲（台北聯絡線），在萬芳交流道與信義快速道路（舊名北二高台北聯絡道信義支線，代號：國道三乙）相接。而除了三個與中山高相交會的系統交流道外，兩條南北向的高速公路間還有十二條新修築的東西向高快速公路互相連結，但這些東西向的高快速公路擁有各自的編號，並不屬於國道三號的一部份。此外新修築的北宜高速公路（國道五號），也與國道三號在南港系統交流道相交。
目前已計畫將往南延伸至屏東楓港，以銜接南迴公路及連絡墾丁國家公園，可紓解墾丁地區假日嚴重的車潮，也可解決無法興建南橫高（國道五號）的問題。礙於由原本的終點林邊開始修築延伸線將會有通過人口稠密地區、用地取得較為困難的問題，因此延伸起點初步決定由竹田、南州開始延伸，捨棄自目前的終點林邊起始的腹案。
國道3號 - 福爾摩沙高速公路(基隆－林邊)
| 設施名稱 |
里程 |
主要服務區域 / 連接道路 |
其他 |
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基金交流道 |
0 |
萬里,基隆,基隆港 |
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瑪東系統交流道 |
2 |
連接台62(萬里瑞濱)線快速公路 |
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七堵收費站 |
4 |
-- |
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汐止系統交流道 |
10 |
連接國道1號 |
北上出口未通往汐止,只通往五堵以北 |
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新台五路交流道 |
12 |
汐止,南港 |
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南港交流道 |
15 |
連接南港連絡道,環東大道(台北市) |
僅設南下入口及北上出口 |
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南港系統交流道 |
16 |
連接國道5號 |
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南深路出口匝道 |
16 |
南港,深坑 |
僅設北上出口 |
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木柵交流道 |
20 |
連接國道3甲 |
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木柵休息站 |
25 |
-- |
僅北上方向設置 |
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新店交流道 |
26 |
新店 |
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安坑交流道 |
31 |
安坑,新店,水源快速道路(台北市) |
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中和交流道 |
35 |
板橋,中和,連接台64(八里新店)線快速公路 |
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土城交流道 |
43 |
土城 |
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樹林收費站 |
46 |
-- |
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三鶯交流道 |
50 |
三峽,鶯歌 |
南下有二次出口
A:鶯歌
B:三峽 |
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鶯歌系統交流道 |
54 |
連接國道2號 |
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大溪交流道 |
62 |
大溪,中壢,台66(觀音大溪)線快速公路 |
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龍潭交流道 |
68 |
龍潭 |
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龍潭收費站 |
72 |
-- |
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關西服務區 |
76 |
-- |
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關西交流道 |
79 |
關西,新埔 |
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竹林交流道 |
90 |
竹東,芎林 |
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寶山休息站 |
96 |
-- |
僅南下方向設置 |
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寶山交流道 |
98 |
寶山,科學園區 |
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新竹系統交流道 |
100 |
連接國道1號 |
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茄苳交流道 |
103 |
新竹市 |
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香山交流道 |
109 |
頭份,竹南,新竹市 |
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西濱交流道 |
115 |
連接台61(西濱快速公路),竹南 |
僅設南下出口及北上入口 |
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竹南交流道 |
119 |
竹南,頭份 |
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後龍收費站 |
122 |
-- |
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大山交流道 |
124 |
大山,造橋 |
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後龍交流道 |
130 |
苗栗,後龍 |
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西湖服務區 |
134 |
-- |
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通霄交流道 |
144 |
通霄,銅鑼 |
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苑裡交流道 |
156 |
苑裡,三義 |
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大甲收費站 |
158 |
-- |
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大甲交流道 |
164 |
大甲,外埔 |
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中港系統交流道 |
169 |
連接國道4號 |
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清水服務區 |
172 |
-- |
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沙鹿交流道 |
176 |
沙鹿,大雅 |
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龍井交流道 |
182 |
龍井,台中市 |
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和美交流道 |
191 |
和美,伸港 |
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彰化系統交流道 |
196 |
連接國道1號 |
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快官交流道 |
202 |
連接台74線(中彰快速公路) |
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烏日交流道 |
207 |
烏日 |
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中投交流道 |
209 |
連接台63線(中投快速公路) |
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霧峰交流道 |
211 |
霧峰 |
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霧峰系統交流道 |
214 |
連接國道6號 |
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草屯交流道 |
217 |
草屯,芬園 |
北上有二次出口
A:芬園
B:草屯 |
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中興系統交流道 |
222 |
連接台76(漢寶草屯)線快速公路 |
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南投交流道 |
224 |
南投,草屯,中興新村 |
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南投服務區 |
231 |
-- |
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名間收費站 |
234 |
-- |
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名間交流道 |
236 |
名間,南投,集集 |
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竹山交流道 |
243 |
竹山,鹿谷 |
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斗六交流道 |
260 |
斗六,林內 |
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古坑系統交流道 |
269 |
連接台78(台西古坑)線快速公路 |
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古坑收費站 |
273 |
-- |
|
|
古坑服務區 |
276 |
-- |
|
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梅山交流道 |
279 |
大林,梅山 |
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竹崎交流道 |
290 |
嘉義市,竹崎, 民雄 |
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中埔交流道 |
297 |
嘉義市,中埔 |
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水上系統交流道 |
300 |
連接台82(東石嘉義)線快速公路 |
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白河交流道 |
311 |
白河,東山 |
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|
白河收費站 |
313 |
-- |
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東山服務區 |
319 |
-- |
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烏山頭交流道 |
329 |
六甲,官田 |
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官田系統交流道 |
334 |
連接台84(北門玉井)線快速公路 |
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善化交流道 |
340 |
善化,山上 |
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善化收費站 |
342 |
-- |
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新化系統交流道 |
346 |
連接國道8號 |
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新化休息站 |
350 |
-- |
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關廟交流道 |
357 |
關廟,歸仁,連接台86(台南關廟)線快速公路 |
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關廟服務區 |
363 |
-- |
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田寮交流道 |
369 |
田寮,阿蓮 |
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田寮收費站 |
373 |
-- |
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燕巢系統交流道 |
383 |
連接國道10號 |
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九如交流道 |
391 |
屏東,九如,里港 |
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長治交流道 |
400 |
屏東,長治,三地門 |
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麟洛交流道 |
407 |
屏東,麟洛,內埔 |
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竹田收費站 |
411 |
-- |
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竹田系統交流道 |
415 |
連接台88(高雄潮州)線快速公路 |
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崁頂交流道 |
421 |
崁頂 |
僅設南下出口及北上入口 |
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南州交流道 |
424 |
南州,新埤 |
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林邊交流道 |
430 |
林邊,東港 |
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大鵬灣端 |
431 |
大鵬灣環灣道路 |
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