Esta fue la última de las máquinas de carreras refrigeradas por aire de Yamaha, comenzando con la TD2 250 de 1969. La TR3 tenía un diámetro y carrera revisados de 54 mm x 54 mm, lo que le daba 347 cc reales y 58 CV a 9500 RPM. Esto le permitió competir con la dominante MV3, y lograr una de las mayores sorpresas de todos los tiempos cuando ganó en Daytona con Don Emde en 1972, superando a 500 Suzuki twins y 750 Kawasaki triples. Esta máquina de carreras fue un verdadero hito, e hizo que las máquinas de cuatro tiempos dejaran de ser competitivas, especialmente cuando al año siguiente llegaron las TZ refrigeradas por agua. Las máquinas de carreras de dos tiempos dominaron, hasta que se produjo un cambio de normativa unos 30 años más tarde, permitiendo que la fórmula moderna de Moto-Gp volviera a los cuatro tiempos. Pero no fue una mala carrera.
