选举新的中央委员会的投票结果是：陈独秀40票、蔡和森37票、李大钊37票、王荷波（工人）34票、毛泽东34票、朱少连（工人）32票、谭平山30票、项德龙（工人）27票、罗章龙25票。中央候补委员是：邓培 张连光（工人）徐海坤 李汉俊 邓中夏。
共产国际强调共产党的工人成分，所以，马林汇报材料中，特地在中央委员和候补委员的名单后，注明哪些人是工人身份。
新的中央局的成员是陈独秀、毛泽东、罗章龙、蔡和森、谭平山五人。陈独秀为中央执行委员会委员长，毛泽东为秘书，罗章龙为会计，蔡和森管宣传兼《向导》主编。尽管谭平山在陈炯明问题上犯了错误，陈独秀在报告中肯定他正在改正错误，所以被选上。
毛泽东进入中央局，和马林夸奖毛泽东是“优秀的工作者”以及陈独秀满意湖南工作有关。王荷波因为和陈独秀一起去莫斯科开会，提高了党内的地位。此外，马林认为，王荷波也是优秀的工作者。
张国焘、林育南因为反对共产国际关于加入国民党的策略，没有被选入中央委员会，张国焘只获得四十票中的六票。蔡和森虽然主张争取部分领导权，因为赞成加入国民党的政策，仍然获得三十七票。选举结束，张国焘感到自己“栽了个大筋斗”。
对于张国焘的落选，马林是非常满意的。6月20日，他给季诺维也夫、布哈林、拉狄克写信，表达了他十分满意的情绪：“这次会议上，我仍然看得出来，张国焘尽管有许多好的品质，但对工作的看法是破坏比建设好……张国焘只获得40票中的6票。他和这个小团体的另两名组织者也未进入中央委员会。只有一个人即周报的主编蔡和森留在中央委员会内，他比其他4个人好得多。”
在这封信里，马林含沙射影批评了维经斯基：“党是个早产儿（1920年诞生，或者说得更确切一点，是有人过早地制造出来的）。这个事实一直对党产生影响。陈独秀同志致闭幕词时就已经指出，党在第一次代表大会时还没有纲领，甚至没有规章，党的要求——无产阶级专政——悬在半空，到第二次代表大会时就脚踏实地了。”
“有人”，指维经斯基。
大会闭幕时，马林说，希望我们这些对大会结果表示不满的同志不要“不合作”，不要搞“破坏”。张国焘听了马林的话，很不舒服。这年11月16日，张国焘给维经斯基、穆辛写信说：“马林的观点如下……中国共产党是人为地组织起来的；而且也产生得过早。目前在中国只能发展国民运动。”穆辛（1894-1927），远东共和国驻华工作人员，1922-1925年任共产国际执委会远东部政治顾问和秘书，1927年自杀。
李汉俊虽然在未出席中共三大，因为参加了京汉铁路工人总同盟大罢工，仍然当选为中央执行委员会候补委员。马林对李汉俊的态度，和他当选候补中央委员不无关系。
三大前，马林给共产国际、东方部写工作报告说：“李汉俊是最有理论修养的同志，曾在湖北工作，反对集中制，认为想靠少数人争取大多数群众是策略上的错误。主张在知识分子中进行宣传，主要是理论宣传。罢工之后，这种思想更突出。中央委员会的人事冲突，导致了他退党……在杭州也有一个党员退党，他与李汉俊过从甚密，他指责中央委员会只局限于在工人中进行宣传，而忽视了农民……我在中国还没有听到其他同志原则上反对联合国民党，惟独张国焘有梦想建立一个群众性的共产党倾向。”
李汉俊担任中央候补委员，仍然不参加工作。1924年，鉴于他自动脱党，中共中央正式开除他的党籍。
蔡和森认为，李汉俊等人退党，“是争领袖”，一大“选举第一届委员为独秀、国焘、李达，因此汉俊非常消极而回家去当教员”。去年7月李汉俊未出席中共二大，自动脱离了党组织。蔡和森说：“第三次大会召集汉俊他未到，只写一封意见书，内容是反对集权制、铁的纪律及作劳动运动和领薪水等。”
蔡和森1926年写《中国共产党史的发展》，认为党内已经形成了“李汉俊主义”。他写道：“我们归纳他的政治主张则有以下几点：第一，专门宣传学生，第二，反对作劳动运动，第三，认为学生是党的基本势力；第四，反对政治运动和宣传，第五，反对有政治机关报；第六，反对中央集权制，第七，怕工人入党；第八，反对加入国民党，第九，反对领薪水。”
1927年大革命失败时，李汉俊在汉口被汪精卫的部下杀害。