В период с 1999 по 2006 год дорогу капитально ремонтировали.
До параметров I категории довели 67-километровый участок до подъезда к городу Калуге со 106-го по 172-й км. Дорогу расширили до четырех полос движения с устройством разделительной полосы, а также привели в порядок мосты, путепроводы и водопропускные трубы.
В 2007 году до норм I категории довели участок км 172 – км 173.
За 2007-2010 годы был выполнен капитальный ремонт еще целого ряда участков в Калужской и Брянской областях.
В октябре 2011 года дорога М-3 «Украина» была передана в доверительное управление Государственной компании «Автодор».
В сентябре 2016 года на 170-м километре автодороги в Калужской области был открыт первый в России экодук — крупный мост через дорогу, по которому лесные животные могут безопасно переходить трассу.
В 2017 году завершилась комплексная реконструкция двух участков со 124-го по 194-й километр в Калужской области. После проведения масштабных работ дорога соответствует нормам высшей технической категории с четырьмя полосами движения, транспортными развязками в разных уровнях и разрешенной скоростью 110 км/час. Участки эксплуатируются на платной основе.
Государственная компания «Автодор» продолжает работы по развитию и комплексному обустройству трассы М-3.