開発前史
ノモンハン事件以前
陸軍で運用していた九七式中戦車（以下チハ車）や九五式軽戦車は戦車の役割は
歩兵支援という開発当時の世相から歩兵支援を重視し対戦車戦闘に対しては対戦車砲などの対戦車兵器の役目であるとし戦車による対戦車戦は補助的な扱いであった。
ただし、当時の陸軍は戦車同士の戦闘が今後増加するであろうという予想自体は立てており
九七式中戦車の後継になる(・・・はずだった)試製九八式中戦車（以下チホ車）には対戦車戦闘を重視した長砲身47㎜砲を搭載する予定あり更にチハ車より車体を簡易化させ生産性の向上を図るものだった。
ノモンハン事件後・・・そしてチヘ車開発へ
しかしノモンハン事件などのソ連との国境紛争における戦車戦を通して所詮はチハ車の劣化版でしかないチホ車の開発は没になり、ノモンハン事件の戦訓を取り入れかつ性能を重視したチヘ車（後の一式中戦車）の開発を進めていくことになる。
具体的な内容としては装甲の強化や主砲の強化は当然として素早く動き回るソ連戦車に追撃できるよう高出力エンジンを搭載、チハ車で問題のあった変速装置の油圧サーボ導入による改良などが盛り込まれこのまま問題がなければチハ車の後継車両の後継車両として開発が完了するはずだった。
・・・そう、はずだった。
チヘ車開発の躓きと妥協
チヘ車の試作車は41年頃には完成していたものの変速装置の改良がどうしてもうまくいかずおまけに
当時は太平洋戦争が真っ只中で航空機重点主義のあおりを受け戦車開発生産の予算・資材は少なく制限されており開発は思うように進まず、完成の見込みも見えないため47㎜砲を搭載した新砲塔・九七式中戦車（以下チハ改）が開発されることとなる。
そしてさらに時間が経過、気が付けば43年。戦況は悪化し資材も切迫していたためチヘ車に導入予定だった新機軸導入の一部を諦め先に開発が完了していた二式砲戦車（以下ホイ車）の車体に以前開発されていたチハ改の砲塔を更に改造したものを搭載するという妥協案を採用することで形だけは完成させた。部隊配備・整備がかなったのは敗戦濃厚となった44年の頃である
三式中戦車開発へ
やっとのこさ完成させたチヘ車であったが、当然ながら恐竜的進化を遂げた連合軍戦車に対してあまりにも力不足であり、チヘ車の後継にもあたるチト車・チリ車（後の四式中戦車/五式中戦車）の開発状況といえば、完成・量産・は夢のまた夢と言っても過言ではないというものであった。
そこで、チト車/チリ車量産までのつなぎおよびチヘ車の火力強化案として三式中戦車(以下チヌ車）の開発がスタートすることとなる。
開発・構造
まず車体は、チヘ車の母体となったホイ車の車体を使用した。これは砲戦車（火力支援車両）用として一から新規開発しチハ車の大口径砲搭載で問題になった容積不足と車体強度不足などの欠点を解消した車体である。
（ただし、チハ車の強化・進化形を目的としたものではないためチハ系列車両ではない。）
次に、砲塔は先述のチリ車に搭載される予定だったが設計変更によりボツ案なったものが選ばれた。この砲塔は元々75㎜砲を載せるために設計されたため後述の三式戦車砲Ⅱ型や五式戦車砲Ⅱ型を
難なく搭載することができたが本来は大型戦車用のため車体をやや改造する必要があった。
そして、主砲は三式戦車砲Ⅱ型が採用された。この砲は野砲として優秀だが重量が重いことが欠点だった九〇式野砲を車載化・自走砲化させて有効活用を目指した一式砲戦車（以下ホニ車）及び
ホニ車を対戦車戦闘用に改造した三式砲戦車（ホニⅢ）の主砲を更に小改良を施したものである。 この砲が選ばれた理由としては車載化された砲の中で試作を除けば最も威力があり元となる砲の空きが多い事であろう。
この案の他に長砲身57㎜砲や九五式野砲搭載案があったが、前者は威力と数の問題から早期に立ち消え、後者は重量の軽さからホニ車主砲搭載案と争ったが結局性能が重視され結局採用されることはなかった。欠点としては砲の発射装置が紐を引っ張る形式のものであるため発射のタイミングをとることに難がある点であるが早期戦力化のため改善は見送られた。
性能
三式戦車砲は徹甲弾を使用する事により約600mの距離でアメリカ陸軍の制式戦車であるM4中戦車の正面装甲を可能性は低いものの打ち抜けるとされており（ただし使用弾は少数配備の特甲の可能性が高い）、日本戦車として初めて正面からM4の撃破が挑める車両として期待されていた。
しかし、車体部分は九七式中戦車や 一式中戦車とほぼ変わっておらず、防御面に不安があり、M4の75mm戦車砲を1000mでも防ぐのはムリゲーであり本車両はあくまでも米国で言うＧＭＣ（自走式対戦車砲）のように敵戦車を正面からではなく側面から砲撃するような運用法を最初から想定していた。
一式戦車砲から三式戦車砲に換装した際上述の通り機動性が低下しただけでなく足回りも悪化してしまった。また、本車両の運用には工兵の支援が必要不可欠であるが国軍の工兵は貧弱であり工作機械も不足しがちであったため国軍の運用限界重量を超える可能性があった。
とはいえこれまでの九〇式野砲搭載の車両であるホニⅠ・Ⅲは固定戦闘室であり装甲板も前方と側面の一部しか覆っていなかった。しかし本車からは全周旋回密閉式戦闘室を採用してあるため攻防力が格段に向上し本車両は本土決戦における対戦車戦闘の要として大いに期待されていた。完成した車両は戦争末期であったため本土決戦に備えて温存され実戦に参加する機会は無かった。本車両は中戦車中隊ではなく砲戦車中隊に配備されることが多かった。
