Дивизия была сформирована с 13-16 октября 1941 г. из добровольческих коммунистических батальонов Москвы. Штаб дивизии располагался в школе № 3 по адресу Чапаевский переулок, дом 6. В составе бойцов были научные работники, партийные, комсомольские и советские руководящие работники, рабочие, студенты и студентки, инженеры и служащие. 43% личного состава имели высшее образование, 80% не имели военной подготовки и не служили ранее в Красной Армии. Из общего количества 16000 добровольцев - 700 были женщины, которые стали стрелками, пулеметчицами, минометчицами, снайперами и медработниками.

Первым командиром дивизии 28 октября 1941г. был назначен полковник А.И. Ромашенко, который с лета 1941г. командовал строительством 35-го (Волоколамского) укрепленного района на Можайской линии обороны. С 18 ноября командиром дивизии стал полковник Н.П. Анисимов, до этого -  бывший начальник штаба 31А.

В 1-й стрелковый полк вошли батальоны Дзержинского, Железнодорожного, Киевского, Краснопресненского, Ленинградского, Ленинского, Москворецкого, Октябрьского, Свердловского, Советского, Таганского, Тимирязевского и Фрунзенского районов Москвы. Во 2-й стрелковый полк вошли батальоны Бауманского, Калининского, Кировского, Коминтерновского, Красногвардейского, Куйбышевского, Молотовского, Первомайского, Пролетарского, Ростокинского, Сокольнического и Сталинского районов Москвы.

Ввиду угрозы прорыва противника к Москве 19 октября 3-я Московская коммунистическая дивизия приняла участок обороны от Химкинского речного вокзала до железнодорожного моста по Дмитровскому шоссе. Были созданы передовые отряды, выдвинутые от Москвы на 12-30 км. к Волоколамску и Клину. К 25 октября в дивизии было 3 стрелковых полка, артполк. Позднее были сформированы спецподразделения: разведбат, батальон связи, саперный батальон, химрота и медсанбат.

В октябре 1941г. по приказу Ставки из состава дивизии было выделено до 3 тысяч человек бойцов, командиров и политработников для пополнения гвардейских соединений на фронте. Передовые отряды, высланные в направлении фронта в конце ноября, вступали в бои с рвущимися к Москве частями противника. Так под Рогачевым артиллерийский дивизион отражал танковую атаку. В бою погибли 8 артиллеристов. Со второй половины ноября дивизия закрывала подступы к Москве со стороны Ленинградского и Волоколамского шоссе на уровне речного вокзала в Химках. Часть дивизии 5 декабря была выдвинута в район Алешино, Братцево, Захарово.

19 января 1942 г. Ставка приказала командующему войсками Московской зоны обороны генерал-лейтенанту П.А. Артемьеву направить дивизию по железной дороге в распоряжение командующего Северо-Западным фронтом для усиления 4-й ударной армии.

Приказом заместителя Народного Комиссара Обороны СССР от 19 января 1942 г. дивизия переформирована в 130-ю стрелковую дивизию.