夏休みが終わり、トゥリー・ヒルを離れていたブルックが戻ってくる。彼女が降り立った空港には、ブルックのためではなく、母を迎えるためにルーカスが来ていた。そして、ペイトンの前には、母親だと名乗るミステリアスな女性が現れる。一方ネイサンは、彼の元に戻ってきたヘイリーと、火事に遭ったダンの今後の運命を心配する。
夏の終わりにブルックはパーティーを企画するが、パーティー気分なのは自分だけだと気づく。ネイサンは、家に帰ってきてヘイリーとよりを戻そうとする。またルーカスは、ブルックが決めた“デートのルール”に閉口する。そして、ペイトンは家族に関する新たな事実を受け入れようとする。そんな中、ダンは火事の夜のことを思い出す。
高校3年1学期の初日。仲たがいしていたネイサンとヘイリー夫妻は、クラスメートであることに居心地の悪さを感じる。ブルックは、相変わらずルーカスをはぐらかすような態度を取り続けている。そして、ルーカスはペイトンの母親の厄介な秘密を知ってしまう。そんな中、ダンは火事に関するある事実を突き止める。
トゥルー・ヒルのクラブ “トリック”でコスプレ・パーティーが開かれる。パンク・ポップのバンド、フォール・アウト・ボーイ(スペシャルゲスト)が演奏するパーティーで、ヘイリーはネイサンの心を再びつかみ、ブルックはルーカスを魅了しようとする。そんな中ペイトンは、実の母親を受け入れようとし始める。一方ダンは、デブに最後通告を突きつけるが、彼女が手ごわい相手だということを思い知る。
レイヴンズの本格的な練習試合が始まるが、新キャプテンのネイサンは、ヘイリーのことでルーカスと激しく衝突する。ブルックは、チアリーダーのオーディションで抜群のパフォーマンスを見せたレイチェルを新メンバーに加えるが、彼女がルーカスに近づこうとしているのを知り、選んだことを後悔する。一方、ダンが立候補した市長選に意外な対立候補が出現し、予想外の展開を見せる。
チアリーダーたちが1人の男子をめぐって争わないようにと、ブルックが“ファンタジー・ボーイ・ドラフト”という企画を提案する。だが、ヘイリーとペイトンは、ネイサンをめぐって対立してしまう。一方バスケ部では、前回の乱闘に怒ったコーチが選手たちに地獄の特訓を課し、ルーカスは悲鳴を上げる。そして、市長選が近づく中、ダンは新しい対立候補と衝突する。
ブルックは“ファンタジー・ボーイ・ドラフト”で結ばれた意外なカップルとダブルデートをする。また、ルーカスはレイチェルとますます親しくなっていく。ペイトンは、久しぶりにマウスと過ごし、自分の過去の選択は間違っていたのではないかと思い始める。一方カレンとデブは、市長選のクライマックスに向けて大きな一歩を踏み出していた。(ダン役ポール・ヨハンセン監督作品)
トゥリー・ヒルは、レイヴンズの開幕戦を迎え活気に包まれるが、ルーカスは、自分にはバスケに対する熱意が足りないのではないかと悩む。ネイサンはそんなルーカスを、チームの中で一番弱いヤツだと責める。一方ペイトンとヘイリーは、過去のことは水に流してブルックをサポートすることに。そんな中、市長選の選挙活動が厳しくなってきたダンは、勝つために中傷合戦に頼ろうとする。
ルーカスは、誰がダンを殺そうとしたかを知っていると打ち明ける。一方ブルックは、バイト先でタンクトップを盗んだと訴えられ、ペイトン、ヘイリーとともに留置所に入れられる。その頃クリスは、レコーディングに使うはずだった大金をポーカーにつぎ込んで負けてしまい、ネイサンに助けを求める。そんな中、とうとうトゥリー・ヒルの市長選の投票日がやって来る。
ルーカスとペイトンは、ペイトンの母親エリーを捜すため車で旅に出るが、町を出たあと、ルーカスの昔の友達に会う。一方、ブルックとヘイリーとマウスは、ファッションのオンラインショップを開設するが、注文が殺到したため、生産が追いつかなくなる。そんな中デブは、ネイサンに恐ろしい事実を告白する。
散々な試合の結果、2連敗を喫したレイヴンズ。選手たちはホワイティに厳しく責められる。ペイトンとエリーは、アルバムを制作するため、ロック・バンドのナダ・サーフ(スペシャルゲスト)に協力を求める。一方、ヘイリーは、ショッキングな事実をネイサンに打ち明ける。ブルックは、彼女のデザインした作品をニューヨークのコンペに出してくれたルーカスとロマンチックな夜を過ごそうと計画する。
進路指導が始まったトゥリー・ヒル高校で、3年生が次々と志望大学を決めていく中、ネイサンとルーカスは、バスケのスカウトにアピールしようと懸命になる。その頃、マウスはブルックとレイチェルの間で板ばさみとなり、ペイトンとエリーはCDを一緒に作るうちに親密になっていく。そしてダンは、ネイサンがクリスに一体何をしたのかをヘイリーに暴露してしまう。
激しい嵐がトゥリー・ヒルを襲う。しかし嵐は、ヘイリーとネイサン、そしてブルックとルーカスをより親密にさせる。足止めを食らったエリーもペイトンと向き合うが、その時ペイトンは、エリーの病気に関するある事実に直面し、マウスは新しい友人でもあるレイチェルに魅了される。夜が明ける前、トゥリー・ヒルでは数々の秘密が明らかになり、人間関係が試され、新しい愛がその炎を激しくしていた。
ブルックのデザインした服がファッションショーで披露されることになり、ペイトン、ヘイリーとブルックは車でニューヨークへ。しかし、同じ週末に開かれるチアの大会には参加が難しくなる。また母親の病気のことで思い悩んでいるペイトンは、ある日、ストレスを発散するためにレイチェルと夜を過ごす。その頃、ヘイリーとネイサンは、ホテルの部屋でハネムーン気分を味わっていた。
数十年後に開けるはずのタイム・カプセルを誰かが開けてしまう。そのため、ルーカスとマウスは、ある人物と向き合うことになり、ブルックは、タイムカプセルに詰め込んだものとは別の秘密まで暴露され、窮地に陥る。また、ヘイリーは今のネイサンが昔のネイサンと違うことを思い知る。そんな中、ペイトンは、母への思いを胸に、乳がんチャリティーコンサートを行う。
トゥリー・ヒル高校で、怒りで取り乱した生徒が銃を発射してしまうという事件が起きる。校内は封鎖され、ヘイリーと数名の生徒が学習室に取り残される。穏やかな日常は、突然緊張と恐怖に凍りつく。しかし、誰もが死の恐怖に立ちすくむ中、ネイサンとルーカスは、自分たちに降りかかる危険もかえりみず、友達や愛する人を守ろうとするのだった。
銃の発砲事件の後、トゥリー・ヒルに住む人々は、人生のはかなさや命の大切さを痛感していた。ネイサンはヘイリーとのことを考え直し、一緒に暮らそうとする。ブルックとレイチェルは、全校生徒を元気づけるためにパーティーを企画する。一方、取り返しのつかないことをしてしまったダンは、ある幻想に悩まされる。そして、ルーカスとペイトンは、図書館でしたキスの意味を考える。
ルーカスたちはレイチェルに誘われ、週末を彼女のロッジで過ごす。そこで、ルーカス、ブルック、ネイサンの3人は、ヘイリーを喜ばせる計画を練り、ペイトンはみんなが驚くような人物が到着するのを待っている。マウスはレイチェルにまだ腹を立てていたが、みんなでゲームをするうちに、ある秘密が明らかになる。その頃カレンは、キースの死についてダンと対決していた。(ダン役ポール・ヨハンセン監督作品)
キースの死後、ルーカスはプレーすること自体に意味が見いだせず、バスケ部をこのまま続けるか辞めるか悩んでいる。一方、ネイサンとヘイリーは、まるで新婚生活をもう一度やり直しているようにアツアツだ。そして、ペイトンはフォール・アウト・ボーイのピート(スペシャル・ゲスト)を訪ねるため、シカゴに行く決意をする。(カレン役モイラ・ケリー 初監督作品)
大会で勝ち進み、重要な試合を迎えたレイヴンズ。だが、ルーカスの心の傷は癒えておらず、スタメンには起用できない。ネイサンは1人でチームを引っ張り、強豪チームと戦うことになる。相手チームにネイサンの昔のライバルがいて、彼はヘイリーに近づこうとしていた。一方、ダンはネイサンの叔父と向き合う。そんな中、ペイトンは人生の岐路となる重大な決意をするのだった。
ネイサンとヘイリーの結婚式前日、ウエディングドレスを作ったブルックは、ドレスのことでヘイリーと言い争いをしてしまう。一方、大学の下見をするため町を離れていたルーカスとカレンが、トゥリー・ヒルに戻ってくる。そんな中、ペイトンがショッキングな事実を発見し、茫然とする。
サード・シーズン最終話。ネイサンとヘイリーが2度目の結婚式を行う。式の始まる前、ペイトンがルーカスを好きだということを聞いたブルックは、彼女を無視し2人の関係は修復できないほど険悪になってしまう。一方、デブはダンが被った火事に関する真実を打ち明ける。そんな中カレンは、自分が今本当に必要としているのはキースなのだと静かに思うのだった。