Với sự chia tay của 4 nghệ sĩ ở tuần trước, Our Song tiếp tục đến với liveshow 3 cùng 2 liên minh mới được thiết lập. Theo đó, Quang Linh và Phạm Anh Duy sẽ về với liên minh 1 của Thu Minh - Vũ Thảo My - Lương Bích Hữu - OgeNus. Hoàng Hải và Lâm Bảo Ngọc trở thành thành viên của liên minh 2 cùng Thanh Lam, Hoàng Hải, Mai Tiến Dũng, LyLy, Orange. Các liên minh sẽ chia thành những cặp song ca trong lượt thi đầu tiên của liveshow 3.
Mở màn cho đêm thi tuần này là sự xuất hiện của Mai Tiến Dũng cùng LyLy với ca khúc Em không quay về. Với bản phối rock đầy máu lửa, cả hai không chỉ khiến khán giả xuýt xoa về tạo hình mà còn vì sự ăn ý tuyệt đối từ giọng hát đến phong cách trình diễn. LyLy tiếp tục chứng minh sự đa tài khi có phần solo trống vô cùng ấn tượng. Bên cạnh đó, Mai Tiến Dũng cũng ghi thêm điểm với màn trình diễn cùng guitar điện. Tuy rất lo lắng khi lựa chọn bài hát với concept này nhưng cả hai đã đem đến một phần mở màn hoàn hảo cho đêm thi.
Tiếp nối là phần trình diễn của chị em Song Vũ cùng Hào Quang - bản hit đình đám đến từ Anh trai say hi. Không còn là một Hào Quang đầy tiếc giằng xé của tuổi trẻ, Thu Minh - Vũ Thảo My kể lại câu chuyện tình của những cô gái với những trái tim mỏng manh, đằm thắm hơn với bản phối R&B vô cùng sexy, lả lướt. Tuy vẫn còn nhiều tiếc nuối vì thời gian chuẩn bị không có nhiều, Thu Minh lại bị ốm nặng trong đợt thi lần này nhưng hai giọng ca thực lực với những màn hòa giọng, khoe nốt cao đem đến một màn trình diễn ấn tượng.
Đến với sân khấu song ca thứ 3 của tuần này, Lương Bích Hữu cùng OgeNus mang đến bản mashup Xin anh đừng - Đôi mi em đang u sầu. Với bản phối kết hợp 3 thể loại nhạc electronic, hiphop và rock, cả hai xuất hiện cùng tạo hình vô cùng ma mi, huyền bí trên sân khấu. Lương Bích Hữu hoàn toàn lột xác khi hóa thân thành nữ thần Medusa cùng màn đu dây khiến cả trường quay vỡ òa. Không những thế, nữ ca sĩ cũng thể hiện một phân đoạn opera vô cùng xuất sắc. Trong khi đó, gen Z đa tài OgeNus sáng tạo thêm phần melody hoàn toàn mới cho ca khúc Xin anh đừng.
Sân khấu tiếp theo là sự trở lại của cặp đôi giọng khủng Thanh Lam - Orange cùng ca khúc Nơi mình dừng chân. Cả Thanh Lam và Orange đều khiến khán giả bất ngờ khi rũ bỏ hoàn toàn hình tượng gai góc thường thấy để kể lại câu chuyện tình yêu da diết này với bản phối đậm chất ballad. Giọng hát chín muồi, đằm thắm của diva Thanh Lam hòa quyện cùng giọng ca trẻ trung, năng lượng của Orange mang đến một tiết mục đầy cảm xúc.
Quang Linh - Phạm Anh Duy tiếp tục đem đến bất ngờ khi xuất hiện trong tạo hình vô cùng máu lừa trên sân khấu Đừng ngoảnh lại. Không chỉ thể hiện khả năng rap với bản phối mới này, Quang Linh cùng Phạm Anh Duy còn có màn đu dây “chấn động” trên sân khấu khiến khán giả phấn khích. Giọng ca “chim sáo ngày xưa” xuất hiện cùng tạo hình mới mẻ: mặc áo lưới, đánh mắt khói hát rock vô cùng cá tính, trẻ trung không kém cạnh “anh trai” Phạm Anh Duy. Quang Linh dí dỏm chia sẻ phần rap này do Phạm Anh Duy viết và vì mình có tuổi rồi nên đoạn rap cũng được viết “nương theo tuổi” để nam ca sĩ có thể dễ dàng thể hiện trên sân khấu.
Ở sân khấu song ca cuối cùng của đêm thi, Hoàng Hải cùng Lâm Bảo Ngọc đem đến màn trình diễn rực lửa với Shh, Chỉ ta biết thôi. Không chỉ khoe nốt cao ấn tượng, đặc biệt lần này bố Gấu còn mạnh dạn thể hiện khả năng vũ đạo còn Lâm Bảo Ngọc lần đầu tiên bắn rap với phần rap được cô nàng viết mới hoàn toàn. Tuy thời gian tập luyện gấp rút nhưng cả hai đều có màn thể hiện vô cùng ấn tượng ở tiết mục này.
Khép lại đêm thi là sự xuất hiện bất ngờ của nam ca sĩ Anh Tú với bản tình ca Khóa ly biệt. Bày tỏ niềm yêu thích đối với Our Song anh chàng cũng chia sẻ mình rất tiếc khi bỏ lỡ cơ hội tham gia mùa này. Không chỉ hội ngộ “cô hàng xóm” LyLy, anh chàng còn được Thanh Lam tích cực đẩy thuyền với đàn em khi dí dỏm mời Anh Tú về… hát bè cho liên minh của mình khiến cả trường quay vỡ òa.
Tập 2 tiếp tục chiêu đãi khán giả bằng bữa tiệc âm nhạc qua Sân khấu ra mắt, 3 đội trưởng cuối cùng của Công diễn 1 gọi tên Minh Hằng, Phạm Quỳnh Anh và Dương Hoàng Yến.