La prima edizione del Circuito delle Tre Valli Varesine è stata nel 1919 e a vincerla è stato Piero Bestetti. Dopo dieci anni è nata la Società Ciclistica Alfredo Binda e, nel 1929, per la prima volta viene organizzata la Tre Valli Varesine. È la prima edizione della gara riservata ai professionisti, vinta da Ambrogio Morelli con il varesino Augusto Zanzi al quarto posto. Questo torneo è sempre stato composto da gare in linea con un’unica eccezione nel 1955 quando è stato trasformato in una gara a cronometro su 100 km con Fausto Coppi a conquistare il trofeo.
Nel 2020 Tre Valli Varesine,Coppa Agostoni e Coppa Bernocchi sono state annullate a causa della pandemia di Covid 19 e, vista l'impossibilità di recuperare le tre corse per via del calendario saturo nella seconda parte della stagione, si è corsa un'unica prova, denominata Gran Trittico Lombardo, la ha percorso i luoghi più significativi delle tre manifestazioni.
Negli anni la Tre Valli ha cambiato itinerari e sedi di partenza e arrivo, spesse volte è stata lontano dal capoluogo gratificando altre località come: Angera, Busto Arsizio, Borgomanero, Sesto Calende, Luino, Cuvio, Cadrezzate, Cassinetta di Biandronno, Gallarate, Ispra, Lavena Ponte Tresa, Malnate, Besozzo e Campione d’Italia. Nell’albo d’oro figurano tanti nomi eccellenti del ciclismo italiano: oltre al già citato Coppi compaiono in questa prestigiosa lista anche Bartali, Magni, Nencini, Motta, Moser, Saronni, Bugno, Chiappucci e Nibali.
Nel 2021 è invece nata la prima edizione della Tre Valli Varesine Women Race. La gara ha rappresentato un ritorno nel ciclismo femminile da parte della Società Ciclistica Alfredo Binda del presidente Renzo Oldani dopo l’allestimento, nel 2014, della prova unica di Campionato Italiano donne elite e juniores in occasione dell’85esimo di fondazione della società biancorossa. La particolarità della gara varesina e anche la composizione del comitato organizzatore dell’evento composto interamente da donne.