农三师并非最初在巴楚县成立。
农三师正式成立于1966年1月，师机关最初在草湖落脚，随后开赴叶尔羌河东岸开展开发建设。这一选址基于南疆地区战略布局需求，叶尔羌河流域是塔里木盆地西部重要的水源地，开发该区域对巩固边疆、发展农业具有关键意义。师部驻地迁移至叶尔羌河东岸后，迅速展开大规模的水土开发工程，包括开垦荒地、修建灌溉渠道等基础建设工作。
1966年组建新疆军区生产建设兵团农三师的核心目标，是强化南疆地区的开发建设与国防安全。当时南疆面临三大挑战：一是自然条件恶劣，沙漠化严重，水土资源开发潜力巨大但难度极高；二是边疆稳定需求迫切，需通过屯垦戍边巩固国防；三是农业生产力落后，亟需引入现代化生产模式提升区域经济水平。农三师的成立被赋予“根治叶河，征服沙漠”的战略使命，计划通过系统性的水土开发工程，将叶尔羌河流域打造为南疆重要的农业基地。
成立初期，农三师即遭遇多重挑战：
2002年中央批复设立图木舒克市（由农三师管辖），标志着农三师在南疆战略布局中的重要性进一步提升。新城市的建立不仅优化了兵团在南疆的行政管理体系，还通过城镇化建设带动了区域经济发展，强化了屯垦戍边的综合效能。这一调整体现了国家对南疆开发战略的持续深化，农三师从此承担起经济建设与边疆稳定的双重使命。
