1958年9月，根据交通部实行机构改革的指示，由上海港务局修建科等单位的部分技术人员组合成立“上海筑港工程局设计室”。这是三航院诞生的摇篮。
1964年12月，根据交通部的精神，将“上海筑港工程局”改名为“交通部第三航务工程局”。“上海筑港工程局设计室”相应改为“交通部第三航务工程局设计处”。
1978年11月，根据交通部有关精神，成立了“交通部第三航务工程局勘察设计院”。历经廿载，三航院正式冠名成立。拥有了较为齐全的专业配置和专业人员。水运工程勘察设计能力有了较大提高。
1984年1月，根据交通部有关文件精神，“交通部第三航务工程勘察设计院”的行政关系正式从交通部三航局划出，直属交通部领导。从此，三航院正式成为独立的国家甲级勘察设计单位。取得了国家建设部颁发的各类专业资质证书，专业配置更加齐全，专业人员数量和质量都得到了提升。
1999年，三航院与交通部脱钩，正式加入中国港湾建设(集团)总公司。我公司更名为“中交第三航务工程勘察设计院”。这一时期，三航院在我国的港口建设中发挥了重要作用。完成了多项国家重点工程项目，成为我国水运工程建设市场中的一支重要力量。
2005年，中国港湾建设(集团)总公司与中国路桥建设(集团)总公司合并，成立中国交通建设集团有限公司。三航院进入中交集团，成为集团二级子公司。
2006年，根据集团整体改制上市要求，三航院经改制更名为“中交第三航务工程勘察设计院有限公司”。随着中交股份在香港成功上市，三航院成为按照法人治理结构和现代企业制度实行管理的上市公司子公司。进入21世纪，三航院取得了快速发展。拥有员工600多名，高级专业技术人员占60%。各类专业30多项。下设分公司2家，子公司4家，工程范围涉及勘察、监理、自动化等业务。成为国内一流设计公司。
我公司是中国最大的交通、港口工程勘察设计公司之一。具有国家颁发的工程咨询、勘察、设计、总承包和监理、造价、海洋工程等甲级证书。
1992年起，被中华人民共和国建设部评为“中国勘察设计综合实力百强单位”。
2003-2006年连续被上海市人民政府授予“上海市文明单位”称号。王祥总经理被上海市总工会评为“职工最满意的厂长经理”荣誉。
2005年起被上海市科学技术委员会批准成为“上海市高新技术企业”，享受上海市税收优惠政策。
2007年通过英国劳氏（Lloyd’s）公司“质量、环境、职业健康安全”管理体系认证。
由我公司参与完成的“东海大桥（外海超长桥梁）工程关键技术与应用”、“长江口深水航道治理工程成套技术”荣获2007年国家科技进步一等奖，“特大跨径桥梁钢塔和深水基础设计施工创新技术研究”荣获2007年国家科技进步二等奖。
2008年公司进入全国勘察设计单位50强（第48名）。
2009年公司再次进入全国勘察设计单位50强（第42名）。