勘测者3号是勘测者计划的第三艘登月航天器，于1967年4月17日发射，在1967年4月20日登陆于月球风暴洋内的知海，并总共传送6,315照片回地球。
当它登陆时，高反射的岩石迷惑了勘测者3号的下降雷达，引擎未能按飞行计划设定的在14尺 (4.3米) 的高度上关闭，导致航天器在表面弹跳了两次。第一次弹跳的高度达到35尺 (10米)，第二次达到11尺 (3米)。随后，航天器以初速度0从11尺的高度落下，和月面进行第三次接触；这比当初计划的14尺的引擎关闭高度更低，同时下降速度相当缓慢。因此，航天器最终实现了计划中的软着陆。
这个任务是第一次携带土壤样品挖斗，并且可以从安装在延伸臂上的电视机看见实物的影像。这个挖斗安装在一个电机驱动的机械臂上，总共挖了4道沟，沟的深度达到7吋 (180毫米)，并且利用航天器的摄影机将沟槽和挖出的样本影像传送回地球。当1967年5月3日进入月球的黑夜时，航天器关闭以保持电池的电力，但是在月球的黎明来临时 (14个地球日，或是336小时)，航天器却未能重新启动继续工作。
之后的阿波罗12号载人登月任务也选在此一位置，并且将勘测者3号的一些零件带回地球，以研究人造物体长期暴露在荒芜的月球环境下所受到的影响。
根据广泛的谣传，一种常见的细菌，草绿色链球菌，意外的在航天器发射之前污染了照相机的环境，并且在严苛的月球环境中休眠了两年半后，在1969年从被阿波罗12号带回地球的相机被检测到。这种论述已经被引用作为行星际胚种论的证据凭证，但更重要的是，导致美国宇航局采取更严谨的非生物程序，以防止太空探测对火星和其他被怀疑可能适合生物存在的天体可能造成的污染；最显著的就是为了避免撞击欧罗巴可能造成的污染，让伽利略号航天器在木星的大气层内烧毁。然而，独立的研究人员挑战此种论述 (参见在月球上的草绿色链球菌报告)。
电视摄影机包括一个电视摄像管，焦长25和100厘米的镜头、快门、滤镜和虹膜，以和中心轴倾斜约16度的斜井角度安装在航天器上。相机安装在一片可以调整高度和方位的反射镜下方，可以完全依照接获的来自地球所传送的命令，做适当的调整。对月球表面上从一个框架到另一个框架的调整范围，在方位上超过360度，在Z轴上的调整范围从地平上40度至地平下65度，600条和200条扫描线的模式都可以使用。最初的14张照片以200条扫描，透过全向性天线每61.8秒传送一幅。每张200条线的完整照片，使用1.2千赫兹的带宽，需要20秒的时间扫描。600条扫描线的影像透过定向天线，每3.6秒可以传送一幅。从电视摄像管读取600条的影像理论上只需要1秒钟，使用的带宽则是22万赫兹。传输的资料被转换成标准的闭路电视和公共广播电视的讯号。电视影像在地球上以涂布长效性荧光粉的慢速监视器呈现。这种长效性的选择与影像播放速率能做最佳的匹配。每幅电视影像在接获识别的讯号时开始显示，并被与传入影像相容的速率即时显示在监视器上，这些资料都被影像磁带机记录下来。在1967年4月20日至5月3日之间，总共传送了6315张影像，其中包括航天器、月球的调查、表面样本的土壤结构观察、和日食中的地球等影像。
阿波罗12号的登月模组在1969年11月登陆在勘测者3号航天器的附近，太空人对这艘航天器进行调查并将大约10公斤的零件带回地球，其中也包括现在展示在华盛顿特区史密松宁航空和太空博物馆的勘测者3号的摄影机。
土壤结构取样器被设计成可以对月球表面的土壤进行挖、刮、和掘沟，并在传输月球表面的材料时进行拍照，以便能确定月球表面的属性。取样器安装在电视摄影机的下方，主要是一个大约长120毫米，宽50毫米的挖斗。挖斗包括一个由电动马达控制可以打开和关闭，有锋利叶缘的容器；在斗门上附加一个小的足垫以在平滑的月球表面上工作。挖斗能攫取月球表面上直径最大约为32毫米的固体，或是体积最多100立方公分的颗粒状月球土壤物质。挖斗安装在可以延展达1.5米的伸缩仪上，或是缩入靠近航天器的驱动马达。伸缩仪能以电动马达在方位角-72度至+40度之间，或130毫米的高度范围内移动，它也能在重力和弹簧力的作用向下挖掘月球的表面。月球表面取样器共执行了7次载重测试、4次挖沟测试和13次的撞击测试。在10次个别的操作中，总共运作了18小时22分钟。由于登陆之后的航天器是利用遥测来控制的，因此无法获得马达的电流和施加于表面力量的测量值，但是仍然可以估计。弹簧扭距的小弹性常数妨碍了撞击测试对密度的测量，载重测试观察到下陷了38至50毫米，沟槽的挖掘深度达到175毫米。结构和它的电子辅助设计使他有足够的能力在月球表面进行操作。
