В октябре 1930 года на Ленинградском металлическом заводе (ЛМЗ) было создано Центральное конструкторское бюро судостроения (ЦКБС-3), которое под руководством А.Г. Дукельского начало разработку серии железнодорожных транспортеров с крупнокалиберными орудиями для береговой обороны. Проектирование железнодорожных установок ТМ-3-12 началось в 1935 году тем же конструкторским коллективом, но под новым названием «ЦКБ-19».
1 января 1939 года установки ТМ-3-12 получили 305/52-мм орудия, поднятые в буквальном смысле со дна моря, точнее, с затопленного в 1916 году в Севастополе линкора «Императрица Мария». 305/52-мм пушка выдерживала всего 200 выстрелов, а потом орудие с транспортера снималось и отправлялось на завод, где производилась замена внутренней трубы - операция, которая обычно длилась несколько месяцев. 305/52-мм пушки имели поршневые затворы, горизонтальные, заряжание картузное. В боекомплект ТМ-3-12 входили снаряды бронебойный, полубронебойный, дальнобойный и осколочно-фугасный. Транспортеры в походном положении без проблем могли передвигаться по большей части железных дорог СССР. Проектная скорость передвижения установок была принята 45 км/час, кроме того, у транспортера ТМ-3-12 имелся и небольшой двигатель для передвижения «самоходом» со скоростью 22,5 км/час. Установка ТМ-3-12 организационно входила в состав железнодорожной батареи (БЖ-9) во 2-м железнодорожном дивизионе тяжелой артиллерии.
В сентябре 1940 года батарею БЖ-9 передислоцировали через территорию Финляндии на полуостров Ханко, где была создана военно-морская база Краснознаменного Балтийского флота. В 1941 году батареей БЖ-9 командовал капитан Н.З. Волновский. Артиллерийским огнем железнодорожная установка ТМ-3-12 подавляла огневые точки противника, расположенные на близлежащих островах и городу Таммисаари, а также не давала возможность кораблям военно-морского флота Финляндии вести прицельный обстрел полуострова. За время оборонительных боев проведено 108 стрельб и израсходовано около 570 снарядов. Перед эвакуацией гарнизона из базы Ханко 2 декабря 1941 года установки ТМ-3-12 были частично демонтированы - 305-мм стволы были взорваны, сломаны противооткатные устройства, вагоны-арсеналы и большая часть оборудования транспортеров затоплены в море. Тем не менее, период с июня 1942 года по июль 1943 года финский ремонтный отряд восстановил поврежденные артиллерийские системы. Тележки подняли из воды, противооткатные устройства восстановили, а новые стволы получили из Франции с однотипного с «Императрицей Марией» линкора «Александр III», который в 1920 году угнали белые в Бизерту. Однако окончательно ввести в строй установки ТМ-3-12 им не удалось. После заключения в сентябре 1944 года перемирия с Финляндией установки ТМ-3-12 вернули в СССР и 1 января 1945 года они вновь вошли в состав 1-й гвардейской морской железнодорожной Красносельской Краснознаменной артиллерийской бригады, в качестве отдельной железнодорожной батареи № 294 в г. Балтийске, где прослужили до 1961 года.