Thunderbolt 3 fue desarrollado por Intel y utiliza conectores USB-C. Es la primera generación del interface que soporta USB.

En comparación con Thunderbolt 2, el controlador Thunderbolt 3 duplica el ancho de banda a 40Gbit/s (5 GB/s), reduce a la mitad el consumo de energía y al mismo tiempo, es capaz de alimentar dos pantallas 4K a 60Hz, una única pantalla 4K a 120Hz, o una pantalla 5K a 60Hz, cuando se utiliza la implementación de Apple para los MacBook Pro. El controlador es compatible con PCIe 3.0 y otros protocolos, incluidos HDMI 2.0 y DisplayPort 1.2 (que permite resoluciones de 4K a 60Hz).

Aunque Thunderbolt 3 tiene una capacidad de alimentación de pequeña corriente y ninguna en cables ópticos, al usar USB-C en cables de cobre, puede incorporar USB Power Delivery, lo que permite a los puertos que suministran alimentación suministrar hasta 100 vatios de potencia, lo que permite eliminar el cable de alimentación de algunos dispositivos. Thunderbolt 3 permite la compatibilidad con las dos primeras versiones mediante el uso de adaptadores.

Intel ofrece tres versiones del controlador:

• Versión "DP" (doble puerto) que utiliza un enlace PCIe 3.0 ×4 para proporcionar dos puertos Thunderbolt 3
• Versión "SP" (Puerto Único) que utiliza un enlace PCIe 3.0 ×4 para proporcionar un puerto Thunderbolt 3
• Versión "LP" (Baja Potencia) que usa un enlace PCIe 3.0 ×2 para proporcionar un puerto Thunderbolt 3

Esto sigue la práctica anterior, en la que los dispositivos de gama alta como la segunda generación de Mac Pro, iMac, Retina MacBook Pro y Mac Mini utilizan controladores de dos puertos; mientras que los dispositivos de gama baja y de menor potencia como el MacBook Air utilizan la versión de un puerto.

Los dispositivos con Thunderbolt 3 comenzaron a servirse a principios finales de 2015, incluyendo portátiles con Windows de Acer, Asus, HP, Dell, Lenovo y Sony, así como placas base de Gigabyte Technology.

En octubre de 2016, Apple anunció la actualización del MacBook Pro, que incluye 2 o 4 puertos Thunderbolt 3 según el modelo. En junio de 2017 anunció nuevos modelos de iMac que incluyen dos puertos Thunderbolt 3, así como el iMac Pro con cuatro puertos.

El 24 de mayo de 2017, Intel como parte de un esfuerzo para impulsar la adopción del protocolo, anunció que Thunderbolt 3 se convertiría en un estándar libre de royalties para los fabricantes de equipos y chips en 2018.