USB 3.0，其USB速率模式称为“Super Speed”，是通用序列总线（Universal Serial Bus，USB）的第三个主要修订版本。其主要技术标准有：支持全双工，并采用发送列表区段来进行数据发包，供电标准为900mA，传输速度为5Gbit/s。USB 3.0的设计兼容USB 2.0与USB 1.1版本，并采用三级多层电源管理技术，可以为不同设备提供不同的电源管理方案。
USB 3.0采用新的数据包路由传输技术，线缆设计8条内部线路，除VBus和GND作为电源提供线外，剩余3对均为数据传输线路——其中保留D+与D-两条兼容USB 2.0的线路，新增专为新版所设的线路SSRX与SSTX，因此USB 3.0比USB 2.0多了数个触点。USB 3.0的Standard-A接口继续采用与早先版本一样的尺寸方案，接头采用蓝色外观（USB 2.0 Standard-A接口采用黑色外观），只是内部触点有变化，新的触点将会并排在目前4个触点的后方。引入扩频时脉技术，降低电磁辐射的逸散。
Intel发表的xHCI规范支持USB3.0的接口，且向下兼容USB 2.0的接口。Windows 8和后续的Windows操作系统都内置本地的USB 3.0支持。
USB使用差分信号进行资料传输，以USB 2.0为例，要达成480Mbps的传输率，那么其传输的差分信号运作频率须为240MHz，USB 3.0需要2.5GHz的差分信号频率方能达成5Gbps传输率。而为了降低高运作频率产生的电磁干扰，USB 3.0引入扩频，将原本集中在2.5GHz频率的能量，USB 3.0以2.5GHz为中心呈现正弦函数的绝对值分布，降低2.5GHz集中的能量，这样下次出现能量集中的地方为三次谐波7.5GHz（也因这样所以在USB 3.0线材规范中都有针对7.5GHz制定要求）。
然而，2.5GHz的运作频率与ISM频段（2.412～2.462GHz）靠得太近，加上扩频时脉技术的缘故，原本单一的2.5GHz信号的能量会延展成从直流到数GHz的带宽干扰，令USB 3.0在运作时其电磁波信号的能量会覆盖ISM频段的信号，也无法使用滤波器过滤信号。因此同一电路板上USB 3.0无法与蓝牙、2.4GHz频段的WLAN在相邻不远的情况下一同运作，而USB论坛针对此一现象，也仅能要求制造商将电磁遮蔽做好，从USB插槽、线材、直到外接设备端都需要做屏蔽接地的动作，尽量压低辐射出来的电磁波。而实测表明USB 3.0与蓝牙、2.4GHz的WiFi设备在靠近的情况下，出现了断流、连线中断、传输性能明显下降等情况，而将USB 3.0的连接点做好遮蔽，或者将蓝牙、2.4GHz WiFi等设备使用延长线连接并远离USB 3.0设备，同时运作的干扰问题明显改善。
USB 3.0与ISM频段的电磁兼容性问题，也间接令不少移动设备（如智能手机）等没有考虑对USB 3.0的支持，虽然也有一些智能手机支持USB 3.0（如三星Galaxy Note 3）。
USB 3.1 Gen 2×1（SuperSpeed+，官方全名：SuperSpeed USB 10 Gbps）是基于USB 3.0（USB 3.1 Gen 1×1）改良推出的USB连接接口的最新版本。2013年底，负责制定USB 3.0规范的组织USB 3.0 Promoter Group公布了下一代USB 3.1接口的标准规范。2014年4月，负责USB接口规范的USB开发者论坛（USB-IF）公布了USB 3.1连接接口设计图，包括Type-A、Type-B以及全新设计的Type-C。
标准的Type-A是目前应用最广泛的USB接口，Type-B主要用于打印机和传真机等设备，而Type-C用于更轻薄、更纤细的手持设备。2017年后推出的智能手机，其充电传输接口几乎都从之前的microUSB改为USB Type-C。
请注意，USB 3.1 Gen 2在2019年更名后的正确名称为USB 3.2 Gen 2×1，而USB 3.0则更名为USB 3.2 Gen 1×1。
基于USB 3.1规范全新设计的USB Type-C，外观上最大特点在于其上下端完全一致，这意味着用户不必再区分USB正反面，两个方向都可以插入。
USB Type-C接口尺寸为8.3×2.5毫米，小于当前PC的USB接口，但大于许多手机采用的尺寸6.85×1.8毫米的micro-USB接口。至于电力传输规格，线材标准为5A，而连接器为3A。
Type-C由于不兼容现有的任何类型，因此需要额外设计转接设备。全球首套USB 3.1主控端与设备端原型，则由祥硕科技于2014年的USB-IF年会中发表，但因速度仅较USB 3.0快一倍（理论值，实际上不到一倍）。因此于2014年时，众多大厂仍以主流规格USB 3.0为主及设备端厂商也极少愿意跟进投入开发对应的USB3.1产品。
USB Type-C还可集成DisplayPort、Power Delivery、Thunderbolt。
USB 3.2是2017年7月25日USB开发者论坛（USB Implementers Forum）宣布基于USB 3.1改良推出的USB连接接口的最新版本，除了将传输速度从10Gbps倍增至20Gbps，也建议各设备统一采用Type-C型式端子为主。此外USB 3.2也能向下兼容于较旧的规范，无论是将USB 3.2设备插入旧端子，或是将旧设备插入USB 3.2端子，仍能以较低的速度正常运作。
