Seit 2000 ist CSS Level 3 in der Entwicklung. Hier werden die Entwicklungen weiter vorangetrieben, die bereits mit CSS2 begonnen wurden. CSS3 wird im Gegensatz zu den Vorgängern modular aufgebaut sein, womit einzelne Teiltechniken (beispielsweise Steuerung der Sprachausgabe oder Selektoren) in eigenen Versionsschritten entwickelt werden können. So nähert sich CSS bei seinen Fähigkeiten mehr dem etablierten DSSSL (für SGML) an und wird wohl auch in Zukunft noch eine Alternative zu XML-basierten Stylesheet-Sprachen wie XSL-FO sein. Derzeit veröffentlichte und breit unterstützte Standards sind unter anderem CSS Color Level 3, CSS Namespaces, Selectors Level 3 und Media Queries. Neben diesen Modulen stehen weitere Elemente zur Diskussion, etwa ein Layout-Modul und verschiedene Grafikfilter. Moderne Browser unterstützen heute (2014) bereits viele CSS3-Module, wenngleich nur für wenige Teile bereits eine Empfehlung (Recommendation) durch das W3C vorliegt.
Im Frühjahr 2012 wurde berichtet, das W3C arbeite bereits an einem Nachfolger von CSS3, der mit der Versionsnummer 4 veröffentlicht werden solle. Im September 2012 haben Vertreter der CSS-Arbeitsgruppe des W3C jedoch klargestellt, dass es keine Versionsnummer 4 geben soll: „There will never be a CSS4“. Vielmehr soll die künftige Entwicklung des Standards darin bestehen, dass die einzelnen CSS-Module unter eigenen Versionsnummern weiterentwickelt werden können, während der Gesamtstandard den Namen CSS3 oder einfach CSS behalten soll.