梧州市第三中学原为基督教浸信会在广西壮族自治区最早创办的女学堂梧州宏道女学堂。民国10年（1921年），官方称有女子高等国民学校及女子国民学校各1所。中学教学男女校稍有差别，女校加授家事、园艺、缝纫课，而相应减少数学、外语及体操课时。

清光绪二十年（即公元1894年），由地方绅士严式创办的广西第一间新式学校—"梧州中西学堂"（即现梧州三中校址）诞生，当时只有学生30余名。随着时光的推移，三中的归属和名称不断变更：1916年更名为"广西壮族自治区壮族自治区立第二中学"，1926年为"广西壮族自治区立第一女子师范学校"，1929年为"广西壮族自治区立第一女子中学"，是广西最早的女子中学，1934年为"广西壮族自治区立梧州女子中学"，1945年为"广西壮族自治区立梧州女子师范学校"，新中国成立后，1950年改名为"广西壮族自治区立梧州女子中学"，1956年改名为"梧州市一初中"，1959年起定名为"梧州第三中学"，每年5月15日为校庆日。

在梧州三中的发展历史中，还包括了宏道女学堂和建道女学堂的历史。宏道女学堂由基督教浸信会美籍女传教士嘉姑娘于清光绪二十七年（1901年）首创，后经过多次变迁和停办，最终在民国37年（1948年）复校，男女兼收。建道女学堂则由基督教宣道会美籍传教士金恩赐女士等人于清光绪二十八年（1902年）筹办，经过多年发展，到民国时期已有多个班级和200多名学生。此外，城厢公立初级女子师范学校的历史也与梧州三中紧密相连，该校由清光绪三十二年（1906年）成立的苍梧县师范讲习所演变而来，经过多次更名和迁址，最终在民国34年复改为广西壮族自治区立女子师范学校，解放后更名为省立梧州女子中学校，再经过几次更名，最终成为梧州市第三中学。

一百多年来，梧州三中锐意改革，成绩斐然。近年来，学校一直坚持"探索素质教育途径，构建终生教育平台"的办学思想，以"校以人为本，师以德为高，生以学为上"为校训，坚持"修德、精业、博爱、树人"的教风和"崇德、敏学、立志、进取"的学风，坚持"育人为根本，教师是关键，质量求生存，创新求发展"的特色办学理念，全方位构建文明、平安、和谐校园，不断取得新的优异成绩。

梧州三中具有优良的革命传统，1921年冬，孙中山先生曾到校演讲，号召人民进行民主革命，中国国民党元老胡汉民曾在此任教。广西壮族自治区最早的地下党组织—广西特委的主要负责人曾以学校教师身份秘密开展革命运动。学校还培育出一批国家栋梁人才—原中央人民政府副主席李济深、原广西壮族自治区党委第一书记陈漫远，《红岩》中"监狱之花"的母亲原型黎洁霜等，各个时期为国家培养出大批合格人才。

古语云："十年树木，百年树人"，一百多年来三中的历史曲折迂回，在艰难中前进，历史的风雨在它身上留下斑斑的痕迹，时代的风云变幻伴随着学校成长，优良的教育传统不断得到传承发展。继何予淑校长、罗伯磷老师等女中、女师时期的全国名师，学校在新时期涌现了一批"名师"和学科带头人，如全国优秀班主任蔡华章，全国优秀教师黄少玲等。

自1994年起，学校一直是自治区、梧州市的文明单位，2001－2011年均获得市中考成绩优秀学校称号，为自治区的示范性高中输送了大批全面发展的拔尖学生；学校还被评为市改善校园环境会战成绩显著学校、市"巾帼建功"先进单位和巾帼文明示范岗、市"绿色学校"；同时还被授予自治区"文明庭院"、全区"优秀青少年维权岗”“广西壮族自治区中小学校园文化建设系列活动先进学校"、市"四五普法"先进集体、梧州市中小学校德育工作先进集体荣誉等称号。目前学校有罗伯特磷奖教奖学基金会和"每臼节约一分"学雷锋拥军基金会两项品牌特色教育活动。