Selama berdirinya, SMA Negeri 3 Singaraja di pimpin oleh beberapa kepala sekolah mulai pada periode kepemimpinan Ibu Dra. Ketut Moertini, M.Ed (Kepala Sekolah ke-1) yang berlangsung dari tahun 1976 hingga 1979, beliau terkenal sebagai pemimpin yang memiliki naluri keibuan yang sangat besar dikarenakan sikap beliau banyak peserta didik pada masa itu memiliki kedekatan yang baik terhadap beliau.
Periode kepemimpinan selanjutnya di duduki oleh Bapak Made Mertha B.A. (Kepala Sekolah ke-2), kepemimpinan beliau tidak lama yaitu tahun 1979 sampai dengan 1980. Setelah itu muncul Bapak Drs. I Putu Serangan (Kepala Sekolah ke-3) yang memimpin SMA Negeri 3 Singaraja pada periode 1981 s.d. tahun 1987. Kemudian dilanjutkan oleh Bapak Drs. Made Redana (Kepala Sekolah ke-4), belaiu merupakan kepala sekolah yang memiliki masa kepemimpinan yang sangat lama dalam sejarah kepala sekolah di SMA Negeri 3 Singaraja dengan durasi memimpin 10 tahun yaitu dari tahun 1988 s.d. 1998, beliau terkenal
sebagai kepala sekolah yang ulet, memiliki etos kerja yang sangat besar dan idealis terhadap dunia pendidikan, hal tersebut berdampak positif bagi perkembangan SMA Negeri 3 Singaraja, di tangan beliau SMA Negeri 3 Singaraja mengalami banyak pengembangan baik di bidang sarana prasara hinggi pada kinerja pendidik untuk melayani peserta didiknya.
Setelah masa kepemimpinan Bapak Drs. Made Redana, pada tahun 1998 s.d. tahun 1999 Kepala Sekolah SMA Negeri 3 Singaraja berada dibawah kepemimpinan bapak Drs. Gede Suranada, M.Pd. (Kepala Sekolah ke-5) dan setelah itu digantikan oleh Bapak Drs. Ketut Mudera Kesiman (Kepala Sekolah ke-6) dari tahun 2000 s.d. 2008. Di tahun 2008 s.d. 2010 Bapak Drs. Nengah Sukarta, M.Si. (Kepala Sekolah ke-7) menjabat selaku kepala sekolah di SMA Negeri 3 Singaraja yang ke 7, kepemimpinan beliau hanya berjalan sebentar hingga pada tahun 2010, kepemimpinan SMA Negeri 3 Singaraja dilanjutkan oleh Bapak Drs. I Ketut Kartika (Kepala Sekolah ke-8). Beliau sangat terkenal dengan sosok kepala sekolah yang tegas terhadap kedisiplinan peserta didiknya.
Pada tahun 2013, Bapak Drs. I Ketut Kartika dipromosikan menjadi Pengawas dan selanjutnya digantikan oleh Bapak Putu Arimbawa, M.Pd. (Kepala Seklah ke-9) sampai dengan tahun 2015.
Tahun 2015 s.d. 2021 Kepala Seklah dijabat oleh Ibu Made Sri Astiti, S.Pd, M.Pd. (Kepala Sekolah ke-10) dan selanjutnya
2021 s.d. sekarang digantikan oleh Bapak Dr. I Putu Eka Wilantara, M.Pd. (Kepala Sekolah ke-11).










