Дивизия сформирована на основании решения Военного Совета Ленинградской армии народного ополчения от 4 июля 1941 года в основном из рабочих и служащих Фрунзенского, Приморского и Выборгского районов Ленинграда по штату стрелковой дивизии РККА.
Приказом командующего Северным фронтом № 014 от 10 июля 1941 года дивизия стала считаться сформированной. 15 июля 1941 года боевым распоряжением № 31 штаба Северного фронта дивизия поступала в распоряжение начальника Южной полосы обороны Ленинграда и направлялась для занятия Красносельского укрепленного сектора.
25 июля 1941 года боевым распоряжением № 41 штаба Северного фронта 3-я дивизия народного ополчения поступала в распоряжение начальника Южной опергруппы 7-й армии и по железной дороге направлялась на станцию Лодейное Поле. Дивизия была выделена на Олонецкое направление по личному решению командующего Северо-Западным направлением маршала К. Е. Ворошилова.
26 июля 1941 года дивизия в двухполковом составе с артполком (без 1 батареи) и остальными частями убыла для погрузки в эшелоны
на железнодорожные станции Петергоф, Красное Село, Гатчина, откуда была переброшена на Олонецкое направление.
27 июля 1941 года 3-я ЛДНО была включена в состав Южной (Олонецкой) оперативной группы генерал-лейтенанта Цветаева Вячеслава Дмитриевича.
К концу августа 1941 г. после ряда неудачных попыток прорвать оборону наших войск на олонецком направлении командование противника сосредоточило здесь крупные силы в составе 4 дивизий, 3 егерских батальонов, бронетанковой бригады финляндской армии и 163-й немецкой дивизии.
После того, как Дивизия Народного ополчения попала в окружение в районе д. Сяндеба, командование дивизии приняло решение прорываться в направлении Олонца, на юг. Но кровопролитная схватка в районе д. Нурмолицы показала, что пути в этом направлении прочно перекрыты неприятельскими войсками. Тогда было решено пробиваться на восток к Петрозаводску.
В течение 11 дней бойцы и командиры дивизии осуществили трудный 150-километровый переход по глухим лесным тропам, питаясь грибами, ягодами и свежевыловленной рыбой. 16 сентября части народного ополчения вышли к линии Кировской железной дороги между станциями Ладва-Ветка и Ревсельга, где соединились с нашими войсками. Ополченцам удалось вынести из вражеского тыла всех раненых и сохранить часть артиллерии.
Не имея передышки, 17 сентября дивизия получила приказ нанести контрудар по врагу в направлении ст. Токари с тем, чтобы помешать финским войскам овладеть г. Лодейное Поле. После выполнения этой боевой задачи 20 сентября она двинулась на север — к Петрозаводску. В районе ст. Нырки и пос. Ладва-Ветка был оставлен отряд прикрытия под командованием подполковника К. И. Квятковского. В течение 10 дней этот отряд героически сдерживал натиск противника. В ходе боёв станционный поселок был полностью разрушен.
Основным силам дивизии с боями удалось дойти до ст. Орзега. Однако вследствие того, что 1 октября советские войска вынуждены были оставить Петрозаводск, дивизия народного ополчения вновь оказалась в окружении. На этот раз ей пришлось пробиваться по лесам и болотам вдоль линии Кировской железной дороги к р. Свирь. 20 октября 1941 г. части дивизии соединились южнее Свири с советскими войсками.
В память об этих событиях в июне 1976 г. в пос. Ладва-Ветка был установлен обелиск из полированного габбро-диабаза. На лицевой стороне обелиска выбита надпись: «Вечная слава героям 3-й дивизии народного ополчения г. Ленинграда, павшим в боях за Родину в 1941 г.». В его сооружении принимали участие ветераны 3-й Ленинградской дивизии народного ополчения, рабочие Ладвинского леспромхоза, служащие поселковых учреждений.
В районе этих кровопролитных битв, в наше время проводятся поисковые работы.
Останки бойцов 3-й дивизии народного ополчения, найденные в районе ст. Орзега, каждый год предают земле со всеми воинскими почестями, на братской могиле дер. Орзега.