2009年09月28日，中国北车再获140列新一代动车组订单，其中20列为CRH3C型动车组，由唐车制造。为更适应实际运用需求，二阶段部分细节与一阶段有所区别，传动比也调整为2.429，更加适应高速运营，轮对半磨耗运行速度300 km/h时，电机转速约4500 rpm，全磨耗运行速度350 km/h时，电机转速也降至约5400 rpm，在安全范围内，由于传动比下降，二阶段0~200km/h平均加速度慢于一阶段。另外CRH3系列动车组原本是SN1002CN踏面，由于S1002CN踏面在镟轮后期等效锥度过大，以及其对钢轨廓形的变化较为明感，易导致横向加速报警转向架等问题，已经通过更换等效锥度更小的LMB-10踏面解决。电机型号为国产化YJ105A，电机采用弹性架悬式安装,是将电机安装在电机吊架上，通过电机吊架和弹性吊杆安装在转向架构架上。在满足变流器控制的前提下，选取了较小转差率以获得恒功区94%以上的高效率，为了规避制造过程中铸铝转子材质不匀造成电机特性的差异，导条材质采用了电阻率低的高导电铜材。在传动端选择了深沟球轴承，非传动端配置了圆柱滚子轴承。

2010年07月16日，全部80列CRH3C列车均已出厂。

2014年7月1日，根据《铁总运（2014）150号》文件，所有CRH动车组的编号均作出了调整，CRH3C型动车组的编号方式发生变化：原编号为CRH3-001C～CRH3-080C改为CRH3C-3001～CRH3C-3080。

2024年12月，部分列车其中一端8席特等座改造升级为6席优选一等座，同时改造客室装饰风格，提供更加舒适的乘坐体验。