В составе дивизии: два зенитно-артиллерийских полка, зенитно-пулемётный полк, полк наблюдения, полк оповещения и связи, отдельные зенитные дивизионы, дивизион аэростатов заграждения, прожектористы и другие соединения. Весной 1942 года дивизия пополнилась призывниками-женщинами, в числе которых была Л.В. Рябцева. Дивизия отличилась в боях за город Воронеж в 1942 году: зенитчики не только сбивали самолёты, но и уничтожили 46 танков противника. По мере продвижения советских войск на 3-я дивизия продвигалась вслед за ними, прикрывая крупные города, переправы и другие объекты.
Командир дивизии - полковник И.С. Ситников.
На месте боёв 183-го зенитно-артиллерийского полка дивизии в районе Воронежского государственного аграрного университета установлена памятная доска (2003).
