Sistem penjaminan mutu di SMK Negeri 3 Yogyakarta (SMKN 3 Yogyakarta) telah dikembangkan sejak tahun 2010 ditandai dengan dibentuknya Kelompok Kerja Quality Manajement System (QMS) dengan mengacu ISO 2001 : 2008. Untuk melaksanakan tupoksinya, QMS melaksanakan Audit Internal pertama kali pada tahun 2010. Pada Juli 2008, BAPSI dikembangkan lebih lanjut menjadi Badan Penjaminan Mutu (BPM) melalui Surat Keputusan Rektor Universitas Ahmad Dahlan nomor 45 Tahun 2008. Tonggak penetapan Sistem Penjaminan Mutu Internal (SPMI) dilakukan oleh BPM SMKN 3 YOGYAKARTA dengan melaksanakan Audit Mutu Internal (AMI) periode ke-1 pada April 2009. Capaian keberhasilan pelaksanaan SPMI SMKN 3 Yogyakarta adalah perolehan Sertifikasi ISO 9001:2008 dan IWA2:2007 pada Desember 2010.

Implementasi SPMI di SMKN 3 Yogyakarta dilaksanakan menggunakan pendekatan PPEPP (penetapan, pelaksanaan, evaluasi, pengendalian, dan peningkatan).Implementasi SPMI di tingkat fakultas dilaksanakan oleh sebuah Pengendali Sistem Mutu Fakultas (PSMF) bersama dengan dekan. Pada unit kerja SMKN 3 Yogyakarta, implemetasi SPMI dilaksanakan oleh Pengendali Sistem Mutu Unit (PSMU) berkolaborasi bersama para kepala unit kerja. Pada tingkat program studi terdapat Pengendali Sistem Mutu Program Studi (PSMP) yang melaksanakan SPMI bekerja sama dengan ketua program studi. PSMF, PSMU, dan PSMP memiliki kewajiban melaporkan hasil implementasi SPMI di tingkat fakultas, unit kerja, dan program studi kepada BPM. Struktur organisasi BPM SMKN 3 Yogyakarta terdiri dari tiga kepala bidang, (1) kepala bidang audit mutu internal, yang bertanggung jawab terhadap pelaksanaan audit mutu internal dan monitoring dan evaluasi (monev) SPMI di lingkungan SMKN 3 Yogyakarta; (2) kepala bidang audit mutu eksternal dan rekognisi, yang bertanggung jawab terhadap proses pelaksanaan akreditasi nasional dan internasional program studi di SMKN 3 Yogyakarta; dan (3) kepala bidang audit keuangan internal, yang bertanggung jawab terhadap pelaksanaan audit keuangan internal di lingkungan SMKN 3 Yogyakarta.

Dokumen mutu SMKN 3 Yogyakarta dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu dokumen mutu wajib dan dokumen mutu tambahan. Dokumen mutu wajib terdiri dari dokumen (1) kebijakan SPMI SMKN 3 Yogyakarta, (2) manual SPMI SMKN 3 Yogyakarta, (3) standar SPMI SMKN 3 Yogyakarta, dan (4) formulir SPMI SMKN 3 Yogyakarta. Dokumen mutu tambahan terdiri dari dokumen (1) prosedur operasional SPMI SMKN 3 Yogyakarta, (2) kuisioner pengukuran kepuasan, dan (3) instruksi kerja. Seluruh dokumen SPMI SMKN 3 Yogyakarta tersimpan di dalam sistem informasi penjaminan mutu SMKN 3 Yogyakarta yaitu SMKN 3 YOGYAKARTA Quality Assuranse Support System (SMKN 3 Yogyakarta QASS).

Evaluasi implementasi SPMI di SMKN 3 YOGYAKARTA dilaksanakan melalui tiga jenis evaluasi, yaitu (1) evaluasi diagnostik pertama, yaitu kegiatan monev yang dilakukan oleh PSMF dan PSMP bersama dekan dan ketua program studi; (2) evaluasi diagnostik kedua, yaitu pengukuran kepuasan layanan menggunakan instrumen kuisioner kepuasan; dan (3) evaluasi normatif dan sumatif, yaitu evaluasi formatif merupakan evaluasi yang dilaksanakan dengan tujuan memperbaiki target dan ruang lingkup standar dalam mencapai standar untuk tahun akademik berikutnya. Pelaksanaan Evaluasi Sumatif dilaksanakan dalam bentuk Audit Mutu Internal (AMI). BPM SMKN 3 Yogyakarta menyelenggarakan AMI sebanyak satu kali dalam setahun.