Гимназия была основана в 1906 году в честь сына Николая Второго цесаревича Алексея, поэтому поначалу называлась «Алексеевская женская гимназия». Это было одно из первых каменных зданий в Бобруйске, все близлежащие дома были одноэтажными и в основном деревянными. После революции в стенах этого здания был рабфак, потом педагогический институт, педучилище, с 1956 года — средняя школа № 5. В 1965 году к старому корпусу был пристроен новый.
В 199З году школа № 5 обрела новый статус. По решению исполнительного комитета Бобруйского городского Совета депутатов от 20.04.1993 г. за № 51-20 на базе средней школы № 5 с углубленным изучением русского языка была создана Славянская гимназия Бобруйска. В 2009 году переименована в гимназию №3.
1 сентября 2023 года гимназии присвоено имя Героя Беларуси митрополита Филарета (Вахромеева).
Директор – Архипенко Варвара Борисовна.