2001年12月26日：大塘站开工。
2003年1月26日：大塘站封顶，成为全线第一个封顶的车站。大塘站作为三台盾构机的始发站，对整个工程起控制性作用。
2003年2月8日：市桥北至番禺广场盾构区间始发，成为首个开工的盾构区间。
2003年5月18日：主线与支线的汇合站——体育西路站正式开工，车站部分结构位于一号线原有车站底下，两者垂直距离80厘米。
2003年5月22日：广州地铁与阿尔卡特签订了基于Seltrac S40的列车控制系统供应合同，合同价值4000万美元。
2003年5月30日：市桥站主体封顶，比计划提前一个月。 同日，该线路与广佛线的换乘站——沥滘站开工。
2003年7月30日：首批9个车站的99台扶梯供应合同正式签订，供应商为广州日立电梯有限公司。第二批扶梯供应商为迅达(中国)电梯，但该批扶梯由于故障频频、噪声过大而遭使用者怨言。
2003年10月17日：广州地铁、深圳方大、法国法维莱三方正式签订该线路屏蔽门系统供应合同。
2004年8月3日：珠江新城至客村右线顺利通过640米宽的珠江，抵达南岸。
2004年8月9日：大汉区间（大石至汉溪）右线贯通，成为该线路首段贯通的盾构区间。
2004年10月22日：主线广州东站至林和西站区间工程完成；同日，岗顶站封顶。
2004年11月26日：首个换乘站——客村站完成土建工程，将转入机电安装。
2005年2月28日：体育西路站封顶。
2005年5月23日：汉溪南至市桥北盾构区间左线贯通。
2005年11月18日：该线路列车于南车株洲电力机车有限公司下线。
2005年12月26日下午2时：首通段（广州东站-客村）正式开通。
2006年6月6日：市桥-番禺广场区间盾构机抵达番禺广场站，标志着该线路隧道全线贯通。
2006年8月2日：石牌桥站正进行出入口通道的暗挖施工，软弱土层突然坍塌，事故共造成一死两伤。
2006年9月25日：客村站-汉溪站区间开始热滑。
2006年11月30日：运营事业总部正式接管市桥站、番禺广场站、天河客运站、五山站、华师站、岗顶站及石牌桥站的管理权、指挥权和使用权。至此，该线路全线顺利实现三权移交。
2006年12月30日：一期全线通车。行车交路更改为：天河客运站-番禺广场；广州东站-体育西路。从广州东站往番禺广场方向的乘客，需要在体育西路站换乘。
2007年5月14日：北延段17.03公里高架线路，更改规划为地下线路。于是广州市政府增加投资10亿元，工期延长9个月。
2008年6月24日：按照广州市建设委员会的要求，广州地铁将在永泰站（现白云大道北站）与同和站之间增设永泰东站（现永泰站）。
2008年7月28日：国家发改委正式批复北延线工程可研报告，北延段获“准生证”。
2008年11月3日，广州市民政局发布公告，将“永泰东”站更名为“永泰”站、“永泰”站更名为“白云大道北”站、“嘉禾”站更名为“嘉禾望岗”站。
2008年12月8日：北延段列车采购合同正式签订。南车株洲-西门子联合体，将为广州地铁提供25抽150卡高速B型列车。
2009年2月16日：北延段同永嘉区间，中铁隧道罗威特盾构机始发。
2009年4月13日：北延段，龙归-嘉禾望岗之间的龙-嘉（二）盾构区间左线贯通。
2009年5月4日：北延段，人和-龙归之间的人-龙（三）盾构区间左线顺利下穿180米的流溪河。
2009年5月21日：北延段，机场南-高增之间的11标左线盾构隧道贯通，成为三号线北延伸首个双线贯通的区间。
2009年5月24日：北延段，龙归-嘉禾望岗之间的龙-嘉（一）盾构区间左线贯通，标志着5标隧道全部贯通。
2009年7月29日：北延段，人和-龙归之间的人-龙（三）盾构区间全线贯通。
2009年8月10日：北延段，人和-龙归之间的人-龙（二）盾构左线贯通。
2009年9月18日：北延段，广（州东站）-燕（塘）区间左线贯通。
2009年9月28日：北延段施工最难的区间梅花园站至同和站段双线贯通。
2009年11月6日9:18：北延段，广（州东站）-燕（塘）区间右线贯通，标志着广-燕区间双向全线贯通。
2009年11月20日：燕塘站主体结构施工全部完成。
2009年11月22日18:06：北延段“同-永-嘉”区间右线隧道比计划提前21天胜利贯通。
2009年11月26日15:58：北延段燕塘站-梅花园站盾构区间左线顺利到达空推段。
2009年11月29日：广州东站与燕塘站区间，成功地铺设了第一个轨排，标志着广州市轨道交通工程三号线北延段轨道工程I标施工正式拉开了序幕
2010年1月：三号线03A001号车进行自主架修。
2010年1月28日：在中国南车株洲电力机车有限公司地铁交车线上，首抽北延的地铁列车，开始交付。
2010年2月19日：北延段施放第一条接触线。
2010年4月20日：广州东站-体育西路段开始采用6卡编组新车。
2010年4月20日：燕（塘）梅（花园）盾构区间双线精密安全贯通，标志着北延段全线贯通。
2010年4月28日：番禺广场-天河客运站段开始采用6卡编组新车，由于列车的减少，该区段列车间隔时间也由原来的2至3分钟，延长为4分钟。
2010年4月30日：嘉禾车辆段迎来了第一次冷滑测试，通过所有人员一整天的努力，嘉禾车辆段冷滑取得了令人满意的结果，一次性冷滑成功。
2010年5月12～13日：北延段机场南至嘉禾段变电所和环网电缆完成了验前检查，为机场南至嘉禾段变电所、环网电缆下一步进行分部验收和送电奠定了基础。嘉禾以北接触网一次性送电成功，为26号的接触网热滑试验创造了条件。
2010年6月24日：北延段嘉禾以北综合监控正式通过分部验收。
2010年6月26日：嘉禾以北接触网进行热滑试验。
2010年7月5日：天河客运站至番禺广场压缩行车间隔到3分30秒。
2010年7月7日：列车进站倒计时功能调试成功，正式投入使用。
2010年7月18日：北延段短轨顺利贯通。
2010年7月30日：北延段长轨贯通，至此，2010年广州亚运前开通的地铁线路铺轨工作全部完成。
2010年10月11日：北延段被检测单位的工程师曝出结构强度不合格却成功验收后，引起舆论哗然。广州地铁及施工单位、检测单位均表示，北延段的一条联络通道确实未达到设计标准，但地铁公司称，该工程经设计单位验算，结构仍处于安全合格范围，遂已验收，将如期于10月30日开通。
2010年10月30日：广州市在新白云国际机场隆重举行该线路全线贯通试运营仪式，新增线路30.9公里，全部为地下线路。全线贯通运营，以67.25公里的长度一举成为中国最长的地铁线路。
2011年10月31日：取消收取进出机场南站的5元特别费。
2013年5月27日：开行工作日早高峰短线车。
2013年12月24日：同和至大石区间将在工作日正式开行短线车。
2013年12月28日：“赤岗塔”站更名为“广州塔”站。
