Гимназия – одно из старейших учреждений образования города. В далеком 1906 году в старом здании открылась женская Алексеевская гимназия. Ветры перемен 1917 года изменили содержание и структуру учебного заведения. С 1921 по 1957 годы школа постоянно подвергалась модернизации: сначала первая средняя школа имени Янки Купалы, потом рабфак, в послевоенные годы – педагогическое училище и учительский институт и снова средняя школа. Славянская гимназия открыта в 1993 году на базе средней школы с углубленным изучением русского языка и литературы. В 2000 году Славянская гимназия была переименована в ГУО «Гимназия № 3 г.Бобруйска”, а в 2023 году гимназии присвоено имя митрополита Филарета (Вахромеева).
Уникальная история учреждения образования, современные и инновационные подходы к организации образовательного процесса стали брендом гимназии. С 1 сентября 2007 года в рамках реализации Программы сотрудничества Министерства образования Республики Беларусь и Белорусской Православной Церкви на базе православного Духовно-просветительского центра при Елисаветинском храме Бобруйской епархии функционируют 4 класса гимназии, работающие по программе «Духовно-нравственное воспитание младших школьников на православных традициях белорусского народа». В 2019 году на базе гимназии открыт STEM-центр. С 2022 года гимназия является опорным центром организации образовательных практик устойчивого развития Могилевской области.
Коллектив открыт для инноваций. На базе гимназии реализуются 2 инновационных проекта и 1 экспериментальный проект. В гимназии работают 4 лауреата специального фонда Президента Республики Беларусь по социальной поддержке одаренных учащихся и студентов и 4 учителя-методиста, звания «Лучший по профессии» удостоены 3 учителя, 3 награждены специальной премией Могилевского областного комитета в социальной сфере в номинации «Образование», 1 – специальной премией Бобруйского городского исполнительного комитета им. М.Т.Лынькова.