徘徊者3号是徘徊者计划在1962年1月26日发射，用来研究月球的太空船，这艘太空船被设计来在撞击月球前10分钟的飞行任务中，将月球表面的图像传送回地球，将测震仪的胶囊抛掷在月面，并在飞行途中搜集γ射线的资料、研究月球表面反射的雷达信号，以及继续测试徘徊者计划发展的月球与行星际太空船。由于一系列的故障，太空船以35,000公里（22,000英里）的距离错过了月球。
徘徊者3号是徘徊者模组2设计的第一艘太空船，基本的飞行器是3.1米高和包含在覆盖着巴尔沙木的撞击-限制器的月球胶囊，直径650 mm，单推进剂中继马达，推力5080磅（22.6千牛顿）的可点燃火箭，和直径1.5米镀金和铬的六角形基板。一个大型的高增益碟形天线连接在基部，两个像翼状的太阳电池板（翼展5.2米），如同早期部署的一样也连接在基部。电力由包含8,680个太阳电池的太阳能板供应，并为重量11.5 公斤、蓄电量1Kwh的发射和备份的银锌电池充电。太空船由固态电脑和一序列由地球-控制的指令系统控制，姿态控制由太阳和地球感测器、陀螺仪和抛射和转动的喷嘴来控制。太空船上的遥测系统包含两个960MHz，一个输出功率是3瓦，另一个是50毫瓦的传输器，和高增益天线和全方位天线。白色油漆和镀金与铬的板子，和装置在表面镀银塑胶板内的可再发动火箭提供温度的控制。
实验的装置包括：（1）光导摄像管电视摄影机，使用一种扫描机制，每10秒钟就能完成一幅完整的图像；（2）装在1.8米长悬臂上的γ射线光谱仪；（3）雷达测高仪；和（4）以粗糙的登陆方式在月球表面上使用的测震仪。测震仪（代号为"Tonto"）是与放大器一起包装在月球胶囊内，一个50毫瓦的传送器，电压控制、旋转天线和6颗银-镉电池，可以让月球胶囊的传送器持续运作30天，所有的设计都能承受130至160公里（80至100英里）的时速。雷达测高仪使用反射波来测量，但也被设计成和胶囊分离时和火箭再点燃时被启动。
任务被设计成以阿特拉斯/爱琴娜火箭朝向月球推进，可以在中途进行校正，并撞击在月球的表面。在适当的高度上胶囊会分离和点燃逆向火箭以降低登月时的撞击。一个导引系统中的助推器故障，使得太空船的速度太快。一个反向指令造成太空船的方向错误，使TM天线失去与地球的联系，造成中途的修正变得不可能。最后，当电视摄影机在传送电视画面时，一个错误的讯号制止了有用的电视画面。徘徊者3号在1月28日以36,800 公里的距离错过了月球，目前仍在环绕太阳的轨道上运行，从飞行中获得一些有用的飞行资料。
这是美国首度尝试完成月球表面的撞击。模组2的徘徊者太空船携带的电视摄影机使用光学望远镜，在下降至月球上空24公里之前就可以传送月球表面的影像。主要的母船携带着42.6公斤重的仪器胶囊，会在21.4公里的高度上和母船分离，然后独立的撞击月球表面。被巴尔沙木外套保护着的胶囊，在月球表面上静止前会弹跳数次。携带的主要仪器是测震仪，但是因为阿特拉斯的导引系统故障（由于晶体管的故障），使探测器进入月球转移轨道的速度过高。一系列不正确的后续程序，导致太空船比预期的提早了14小时抵达，而在1月28日以36,793公里的距离掠过了月球。中央电脑与程序上连续的失误，使这艘太空船未能送回电视画面。但是，这艘太空船首度提供给科学家行星际γ射线流量的资料。最后，徘徊者3号进入了日心轨道，且目前在绕行中。
在1978至1981年间，英国NBC的一系列科学小说25世纪的巴克·罗杰，在每集开始前的叙述中都表示巴克·罗杰是徘徊者3号的飞行员，是NASA在1987年发射进入深太空的最后一艘太空船。而剧中的徘徊者3号看起来像是美国航天飞机的一个版本，但并没有进行实际的探测。它在一个意外中进入了一个更遥远深邃的轨道，使得在冷冻中的巴克和徘徊者3号回到了500年后的地球。
