本路線提供上水、粉嶺南、大埔太和、大埔超級城、廣福、港鐵沙田站、青沙公路轉車站往返大角咀、奧運站、富榮花園及高鐵西九龍站的特快巴士服務，是現時兩條「高鐵接駁特快專線」之一（另一條為往返觀塘、藍田的W2線），於2018年9月23日起投入服務，以配合廣深港高速鐵路（香港段）於當日通車，及高鐵香港西九龍站於當日正式啟用。

全長達26公里的廣深港高速鐵路（香港段，由深圳福田站至香港西九龍站）於2018年第三季通車，為了方便乘客有更快捷的公共交通工具接駁高鐵，運輸署於2017年12月發表《廣深港高速鐵路西九龍站的本地公共交通服務安排》，其中建議開辦三條高鐵接駁特快「點對點」巴士路線，分別往返高鐵西九龍站至港島金鐘站（經中環）、觀塘站（經藍田站及九龍灣國際展貿中心）及上水（經沙田站、大埔廣福邨），署方於2018年邀請專營巴士公司提交營辦有關路線的建議書以作遴選。

經過公開招標程序，運輸署於2018年7月17日公佈，往返上水至高鐵西九龍站的路線，由九巴投得，路線編號採用「W」字頭開首，編號定為W3（即本路線），走線由上水開出後，便直接駛經粉嶺公路、吐露港公路、大埔公路、青沙公路（不經原建議途經的百和路），以特快途徑往返高鐵西九龍站，並於匯民道的高鐵西九龍站上落客區及西九龍站巴士總站（九巴於同年10月14日將該總站改稱「佐敦（西九龍站）」，以免與位於深水埗的「西九龍中心」混淆）設置上落客站，中途只停靠「廣福」、「沙田站」及「青沙公路轉車站」三站。隨著當局公佈廣深港高速鐵路（香港段）於2018年9月23日通車，高鐵香港西九龍站於當日正式啟用，本路線亦隨即於當日起投入服務，並設有大埔廣福邨及沙田站往返高鐵西九龍站的八達通雙向分段收費。由於本路線客量一直欠佳，為拓展服務及善用資源，及因應地區人士要求，由2019年6月9日起，試行逢星期一至五早上往佐敦（西九龍站）方向傍晚往上水方向，改經百和路（粉嶺南）一帶，俾使粉嶺南居民有多一個取道青沙公路直達市區的選擇。

2020年新型冠狀病毒侵襲全球，受疫情影響，高鐵於2020年1月30日起暫停服務，本路線隨即暫停服務。與此同時，由於本路線為北區、大埔最快捷抵達西九龍站一帶的路線，在本路線暫停服務期間，有大埔區議員建議增加大埔區巴士站。因此運輸署於2020年12月向大埔區議會呈交諮詢文件，建議所有班次實施來回程加經百和路之安排，並修改大埔區走線，來回程加停大埔太和路（太和、大埔超級城），不再駛經寶湖路及廣宏街，令行車時間更穩定，班次改為30分鐘一班。最終在地區人士不斷爭取下，本路線於2021年5月10日起，恢復星期一至五早上及傍晚提供單向服務，同日起實施於大埔區之走線改動。

九巴及運輸署其後於《2022-2023年度巴士路線計劃》，建議本路線來回程加經深旺道（大角咀、奧運站）、櫻桃街、海泓道（柏景灣、富榮花園），方便往返大角咀及旺角西一帶的新界東居民。建議獲北區區議會交通及運輸委員會通過後，於2022年8月15日起實施。隨著內地當局宣佈，於2023年1月8日解除入境強制隔離，中港正式恢復通關，但在高鐵仍未恢復服務情況下，本路線於2023年1月9日起恢復星期一至五日間服務，往市區方向加停粉嶺公路轉車站，並增設該轉車站及青沙公路轉車站的轉乘優惠。隨著特首李家超於2023年1月11日宣佈，高鐵香港段於四天後（1月15日）恢復運作，當日起本路線正式恢復每天全日服務。

本路線主要方便新界東（北區、大埔、沙田）居民及及訪港旅客以特快途徑往返高鐵西九龍站，乘搭廣深港高速鐵路列車往返內地各大城市，並設有多條九巴及龍運巴士往返沙田、大埔及北區路線的轉乘優惠，官方可提供轉乘優惠的路線達79條之多（包括通宵路線N42及N73線）。由於上水貼鄰中港邊境，上水居民如欲乘搭內地高鐵，可以利用東鐵線於落馬洲站過境福田口岸，轉乘深圳地鐵前往福田站或深圳北站乘車，理論上較南下香港西九龍站便捷，故開辦本路線方便北區居民乘搭高鐵的構思備受質疑。

不過，若使用以上方法，於福田口岸入境內地、乘搭深圳地鐵及高鐵，均需要在入口處接受安檢（此為中華人民共和國《反恐怖主義法》第34條明文規定），在過境高峰期間，於以上口岸及鐵路車站往往出現長時間大排長龍的情況，加上透過內地「12306」網站訂購高鐵車票，初時需持有內地手機號碼（直至2018年12月27日才撤消此項要求），對香港市民相當不便，有部份不欲受多次排隊及轉車之苦乘搭高鐵（尤其往來廣東省以外的高鐵沿線城市）的新界東居民，會乘搭本路線往來高鐵西九龍站乘搭高鐵，只需在高鐵西九龍站一次過進行安檢及「一地兩檢」過關。

本路線開辦時，沙田（S）廠派出5輛Enviro500 MMC 12.8米作掛牌車，除3ATENU215／VS4479外，其餘均設有行李架；荔枝角（Ｌ）廠則派出4輛配置「城市脈搏」塗裝Enviro500 MMC 12米掛牌車。由於客量僅屬一般，同年11月底將全數12.8米巴士撤離本路線，改派12米版本以善用資源，惟在2019年4月初，重新調入兩輛來自屯門車廠（U）的Enviro500 MMC 12.8米樣辦車（3ATENU1、2），並在5月初再加入兩輛同型號車款。同年5月底，本路線全數改派低載版富豪B9TL 12米（AVBWU），取代所有Enviro500 MMC。2021年，當本路線仍在暫停服務期間，掛牌車改為兩輛Enviro500 MMC 12米（ATENU）及一輛Enviro400 10.5米（ATSE）取代三輛富豪B9TL 12米，其後有限度重啟服務時重新改派該車款。2023年1月8日起，配合中港正式恢復通關，本路線試行延長服務時間，派車改派設有行李架及水塘位的富豪B8L 12米（V6B）。

本路線開辦時，由上水開出頭車為0500，投入服務後即打破龍運A43線頭車0510（由聯和墟開出）的紀錄，成為北區最早開出頭車的日間巴士路線，也是首條全日由北區、大埔直達青沙公路轉車站的專營巴士路線（但初時並無青沙公路轉車站轉乘優惠，直至2023年1月9日才增設），初時也是北區往返九龍市區的巴士路線中，唯一一條於北區只停靠上水總站的路線，惟2019年6月9日起星期一至五早晚繁忙時間加經百和路及增設巴士站（現時更擴展至全日實施），令此項紀錄宣告結束。

關於廣深港高速鐵路的介紹，可按「廣深港高速鐵路介紹」標籤。

上水開，經：
龍運街，新運路，掃管埔路，百和路，支路，粉嶺公路，粉嶺公路轉車站，粉嶺公路，吐露港公路，大埔太和路，南運路，大埔公路(元州仔段)，吐露港公路，大埔公路，沙田鄉事會路，沙田車站圍，沙田站巴士總站，沙田車站圍，沙田鄉事會路，大埔公路，青沙公路，荔寶路，連翔道，海輝道，深旺道，櫻桃街，大角咀道，海泓道，匯民道，高鐵西九龍站上落客區，匯民道及海泓道。

佐敦(西九龍站)開，經：
海泓道，匯民道，高鐵西九龍站上落客區，匯民道，海泓道，櫻桃街，深旺道，海輝道，連翔道，荔寶路，青沙公路，城門隧道公路，大埔公路，沙田鄉事會路，沙田車站圍，沙田站巴士總站，沙田車站圍，沙田鄉事會路，大埔公路，吐露港公路，大埔公路(元州仔段)，南運路，大埔太和路，吐露港公路，粉嶺公路，百和路，掃管埔路及新運路。