De tre– en spansk medborgare och två etiopier – reste på torsdagen i regionen när MSF förlorade kontakten med dem.
"På (fredags)morgonen hittades deras fordon övergivet, och några meter från fordonet hittades deras kroppar", skriver MSF.
"De tre bistod med hjälp till folket, och det är ofattbart att de tvingades betala med sina liv för detta arbete", fortsätter organisationen.
De tre dödsoffren har identifierats som 35-åriga Maria Hernandez samt Yohannes Halfom Reda och Tedros Gebremariam Gebremichael, båda 31 år.
Etiopiens utrikesdepartement bekräftar dödsfallen och säger att de tre dödades i Abi Adi, omkring fem mil från den regionala centralorten Mekele.
Etiopiska UD hävdar att rörelsen Tigreanska folkets befrielsefront (TPLF) är aktiv i området.
Men Spaniens UD kräver en grundlig utredning av fallen, och svar på vem som låg bakom dåden.
Etiopiens premiärminister beordrade en offensiv mot Tigray i november i fjol, efter anklagelser om att TPLF, som styrde delstaten, attackerat arméförläggningar.
Åtta månader senare pågår fortfarande strider. Den etiopiska centralregeringen förnekar anklagelser om bland annat attacker mot civila.