Eskişehir’de 1939 yılında faaliyete başlayan Su işleri 9. Şube Müdürlüğü 1954 yılında kaldırılmış ve yerine DSİ 3. Bölge Müdürlüğü kurulmuştur. Bölgenin kuruluşunda Eskişehir ve Bilecik 31. Şube, Sakarya 32. Şube, Bolu 33. Şube, Kütahya 34. Şube, Porsuk Barajı Şubesi, Hasanlar Barajı Şubesi olmak üzere 6 adet Başmühendisliği mevcut iken, daha sonra Porsuk ve Hasanlar Barajlarının tamamlanması, 01.03.1979 tarihinde Bolu 33. Şubenin Ankara 5. Bölge Müdürlüğü bünyesine alınması ile bünyeden ayrılmıştır.Bu arada 01.04.1977 tarihinde kurulan 3/14. Sondaj Şube  Müdürlüğü bünyeye dahil edilmiştir. 1968 yılında Beton ve Zemin Laboratuvarı olarak başlayan Laboratuvar Şube Müdürlüğü 1970 yılında Kimya, 1986 yılında ise Mikrobiyoloji Laboratuvarlarını dahil ederek çalışmalarını sürdürmektedir.

DSİ 3. Bölge Müdürlüğü Eskişehir ili merkez olmak üzere Eskişehir, Adapazarı, Bilecik, ve Kütahya illerinde faaliyet göstermektedir. DSİ  3. Bölge Müdürlüğü hudutları dahilinde Sakarya nehri ve kollarının oluşturduğu bölüm (5.Bölge hudutları dahiline giren kısım hariç) ile Susurluk Havzasının bir kısmı girmektedir.