1975年9月12日，第三届全国运动会在北京工人体育场隆重开幕，至28日结束，历时共17天，是继1959年9月、1965年9月第一、二届全国运动会之后的又一次体育界盛会。
9月12日，第三届全国运动会在北京工人体育场正式开幕。朱德、邓小平、张春桥、姚文元、李先念、陈锡联、。纪登奎、徐向前、聂荣臻、陈云，政协全国委员会副主席沈雁泳，最高人民法院院长江华出席了开幕式。应邀出席开幕式的还有老挝、印度尼西亚、赞比亚、阿尔及利亚、朝鲜民主主义人民共和国、阿尔巴尼亚、越南民主共和国、罗马尼亚、柬埔寨、伊朗、巴基斯坦、日本、尼日利亚、埃及等国政府、共产党组织及体育界人士代表；以霍英东为团长的港澳体育界参观团也应邀出席了开幕式。首都有80000余名群众汇聚工人体育场，观看了开幕式。
下午3时30分，中华人民共和国体育运动委员会主任庄则栋宣布第三届全国运动会开幕。在入场式上，中共中央政治局委员、国务院副总理陈锡联致开幕词。他代表中共中央、国务院向参加第三届全运会的全体同志表示热烈的祝贺，向应邀参观这届全运会的外国朋友表示热烈欢迎。群众体育先进基层单位代表关晓红、运动员代表马连民也在开幕式上讲了话。首都23000余名男女青少年、运动员和解放军战士在开幕式上表演了大型团体操《红旗颂》。
9月13日，第三届全国运动会各项比赛项目全面展开。这届全运会比赛项目共28个，其中23个在北京举行。开幕式之前，从6月10日起，成年组篮、排、足、棒、垒、手球等球类和棋类7个项目已经在全国13个赛区进行了预赛；少年组篮球、排球、足球预赛也从7月20日起开始举行；赛艇、皮艇、划艇3个项目的各类预、决赛分别于8月17日至22日在武汉进行；另外，第三届全国运动会还进行了少数民族体育表演和军事体育项目表演。整个全运会总共近800场次的比赛，分别在190多个场馆进行，其中30％以上的比赛都安排在北京城区和郊区的厂矿、农村、学校、部队等基层单位进行。担任本届全支会的男女裁判员共计1000多人。
经过半个多月的激烈角逐，本届运动会取得了优异成绩，共有1个队、4人6次打破了3项世界纪录，2人2次平2项世界纪录。他们分别是：9月16日在北京西郊射击场上举行的团体射击赛中，由董湘毅、李亚敏、杜宁生组成的解放军队以1771环的总成绩，打破苏联运动员在1974年创造的1752环的世界纪录；在女子小口径手枪慢加速射60发比赛中，解放军选手李亚敏、杜宁生分别以591环、588环的成绩，同时打破苏联运动员斯托利亚罗娃在1974年创造的587环的世界纪录；9月16日和17日，在女子小口径手枪慢加速射60发的预赛和决赛中，解放军选手董湘毅分别以592环、591环两次打破该项目世界纪录；9月21日，在女子小口径标准步枪3×20的比赛中，辽宁队选手金东翔以578环的成绩，打破南斯拉夫运动员马西奇和苏联运动员拉特尼科娃在1971年创造的577环的世界纪录；9月16日，在女子30米单轮射箭比赛中，辽宁选手宋淑贤以342环的成绩：平我国选手王文娟在1974年创造的世界纪录；在女子小口径和手枪慢加速射60发比赛中，山东选手高建敏以587环的成绩平了这个项目的世界纪录。此外，这届运动会还有3人打破亚运会纪录。他们是：9月13日晚举行的男子5000米田径赛中，北京选手谢宝江、吉林选手袁庆和、云南选手彭祥生分别以14分11秒、14分11秒2、14分18秒8的成绩，打破印度选手希·辛格创造的14分20秒5的亚运会纪录。在第三届全国运动会上，还有49个队、83人197次打破62项全国纪录，4个队、41人151次打破64项青少年全国纪录。
9月28日，第三届全国运动会在圆满完成各项赛事后，在北京工人体育场举行了闭幕式。