2005年11月，原铁道部与德国西门子在“以市场换技术”的原则下签订协议，西门子因而获得60列时速300公里的高速列车订单，总值6.69亿欧元（原型车每列2.5亿元人民币，技术转让费8000万欧元），并被定型为CRH3A。根据协议，前两组列车由德国原装进口，西门子内部称为Velaro-CN，原编号为CRH3-002A及CRH3-004A，此后该车型更名为CRH3C，编号也相应调整为CRH3-002C、CRH3-004C。

2007年12月12日，第一组进口列车在科勒非尔德举行了隆重的交接仪式，并于2007年12月底在德国不来梅装船付运。

2008年01月，第一组进口列车运抵中国天津，随后到北京环行铁道进行试验，由唐车在中国制造的国产化CRH3C型动车组编号为CRH3-001C、CRH3-003C、CRH3-005C至CRH3-060C，其结构与进口车完全相同，铝合金车体于2007年9月完成，唐车方面原本预计这组列车会于2008年3月31日正式出厂，由于国产化列车部分零部件未能如期运抵车厂，遂延至4月11日下线。首批列车于2008年8月正式投入运营。

2008年06月24日上午9时13分，由唐车制造的第一列国产化CRH3C（CRH3-001C）于在京津城际铁路的试验中创下了394.3公里的最高时速，当天的试验中CRH3C仅用了5分钟左右，速度就提升至300 km/h。

2008年08月01日，随着京津城际铁路于正式通车运营，CRH3C型动车组也于当日起投入运营，其商用运营时速达350 km/h，是当时世界日常运营时速最快的轮轨高速铁路。

2009年12月09日，CRH3-013C在武广客运专线进行试验，最高时速达到了394.2公里，创下了两车重联情况下的世界运营高速铁路最高速度记录。

CRH3C型电力动车组采用动力分散式，每列8节编组，共4节动车和4节拖车（4M4T），最高运营速度达350 km/h。

供电制式为交流 25 kV，50 Hz，接触网取电，IGBT水冷VVVF牵引变流器，早期车辆采用西门子1TB2019-0GCO2异步牵引电动机，后期采用永济YJ105A电机，功率因数为0.87，1TB2019额定电流是145A，YJ105A额定电流135A，效率约为94~95%，轮周牵引功率为8800 kw，轮周再生制动功率约为 8000kw。CRH3C一阶段齿轮箱传动比为2.7931（另有说法2.788），轮对全磨耗时以350 km/h运行，电动机转速将超过 6200rpm，超过两款电动机5900rpm/5891rpm的最高转速，容易造成润滑不良，进而影响寿命，后续列车限速300 km/h，此时半磨耗情况下电机最高转速为5100 rpm左右。采用基于西门子SF500的CW300/CW300D型无摇枕空气弹簧转向架，SF500采用S1002踏面，轮对内侧距为1360mm，轮轨游间10mm，而CW300改为1353mm，轮轨游间16mm，新轮直径是920mm，半磨耗875mm，全磨耗830mm（动力车）和860mm（无动力车），采用微机控制的直通式电空制动系统，每个无动力轴配备三个组轴盘制动，动力轴采用轮盘制动，同时提供踏面清扫装置。采用空电复合制动时，电子制动控制单元(EBCU)通过多功能车辆总线（MVB）和绞线式列车总线（WTB）读取牵引系统再生制动状态信息，并依据制动指令，按照设定的复合制动模式分配空气制动和电制动的制动力。空气制动控制装置和空压机由克诺尔公司提供。车头车钩整流罩处可见车钩导向杆伸出，支持两组列车重联运行。另外CRH3系列动车组原本是SN1002CN踏面，由于S1002CN踏面在镟轮后期等效锥度过大，以及其对钢轨廓形的变化较为明感，易导致横向加速报警转向架等问题，已经通过更换等效锥度更小的LMB-10踏面解决。

2014年7月1日，根据《铁总运（2014）150号》文件，所有CRH动车组的编号均作出了调整，CRH3C型动车组的编号方式发生变化：原编号为CRH3-001C～CRH3-080C改为CRH3C-3001～CRH3C-3080。

2009年09月28日，中国北车再获140列新一代动车组订单，其中20列为CRH3C型动车组，由唐车制造。为更适应实际运用需求，二阶段部分细节与一阶段有所区别，传动比也调整为2.429，更加适应高速运营，轮对半磨耗运行速度300 km/h时，电机转速约4500 rpm，全磨耗运行速度350 km/h时，电机转速也降至约5400 rpm，在安全范围内，由于传动比下降，二阶段0~200km/h平均加速度慢于一阶段。另外CRH3系列动车组原本是SN1002CN踏面，由于S1002CN踏面在镟轮后期等效锥度过大，以及其对钢轨廓形的变化较为明感，易导致横向加速报警转向架等问题，已经通过更换等效锥度更小的LMB-10踏面解决。电机型号为国产化YJ105A，电机采用弹性架悬式安装,是将电机安装在电机吊架上，通过电机吊架和弹性吊杆安装在转向架构架上。在满足变流器控制的前提下，选取了较小转差率以获得恒功区94%以上的高效率，为了规避制造过程中铸铝转子材质不匀造成电机特性的差异，导条材质采用了电阻率低的高导电铜材。在传动端选择了深沟球轴承，非传动端配置了圆柱滚子轴承。

2010年07月16日，全部80列CRH3C列车均已出厂。

2014年7月1日，根据《铁总运（2014）150号》文件，所有CRH动车组的编号均作出了调整，CRH3C型动车组的编号方式发生变化：原编号为CRH3-001C～CRH3-080C改为CRH3C-3001～CRH3C-3080。