德尔塔-3运载火箭（又称三角洲三号运载火箭）为波音公司所研制的不可重复使用火箭，于1998年8月26日进行首次发射，三次飞行中，前两次皆失败，第三次才成功，酬载卫星只是模拟酬载。三角洲三号运载火箭能运载3800公斤（8400磅）的卫星至地球同步轨道，约为三角洲二号运载火箭酬载量的两倍。

三角洲三号运载火箭的第一节使用煤油及液态氧为燃料，三角洲二号运载火箭的第二节因较无效率也较复杂，所以被液态氧及液态氢为燃料的引擎取代，辅助火箭也明显增大，更大的整流罩提高酬载空间，第一节燃料槽改良后能装载更多燃料。

三角洲三号运载火箭第二节的普拉特&惠特尼（Pratt & Whitney）RL-10火箭引擎也被证实是高效能引擎，液态氢的燃料槽直径达四米，外部覆有和航天飞机外部燃料槽相同的绝缘泡棉，是由三菱重工制造。在早期的三角洲运载火箭中，第二节的液态氧燃料槽直径皆为2.4米，并无改变。RL-10火箭引擎也是半人马座火箭的末端节引擎，较新的RL-10B-2引擎有较长的喷嘴，燃料管围绕在喷嘴上，在太空中能增加膨胀比率及增进效率，喷嘴由碳复合材料制成，是由法国的SEP公司制造。

固态辅助火箭则是Alliant GEM-46s或GEM LDXL（Large Diameter Extended Length），长14.7米，直径46吋，三角洲二号运载火箭的辅助火箭长13米，直径40吋，六枚辅助火箭在发射台上点火，三枚则于空中点火，为了维持操纵稳定，其中三枚辅助火箭有导航喷嘴（vectoring nozzles）。

酬载舱的整流罩由复合材料制成，和直径四米的第二节氢燃料槽相接合。

为维持火箭适当的长度及避免高空中的横向风造成导航问题，所以第一节缩短，早期的煤油燃料槽和液态氧燃料槽一样，都是2.4米直径，而三角洲三号运载火箭则改成短胖的4米直径燃料槽，此燃料槽也是三菱重工制造，发射架的高度亦随燃料槽缩短而降低高度。

三角洲三号运载火箭有四种设计由三角洲二号运载火箭改良而来，其代码为三角洲8930。

引擎 1 颗GEM 46火箭引擎

推力 628.3 千牛顿 (141250 磅)

比冲 273 秒 (2.68 千牛顿·秒/公斤) (海平面)

推进时间 75 秒

燃料 固态燃料

引擎 1 台RS-27A火箭发动机

推力 1085.79 千牛顿 (244,094 磅)

比冲 254 s (2.49 千牛顿·秒/公斤) (海平面)

推进时间 320 秒

燃料 液态氧/煤油

引擎 1 台RL-10B火箭引擎

推力 110.03 千牛顿 (24736 磅)

比冲 462 s (4.53 千牛顿·秒/公斤)

推进时间 700 秒

燃料 液态氧/液态氢

1990年，酬载卫星的重量持续上升，三角洲二号运载火箭显然无法发射未来更重的卫星，三角洲火箭相对上为较复杂的火箭，设计方向应能有弹性的调整酬载量和降低研发成本，而非降低单次发射费用。波音公司认为需要增加酬载容积，更具竞争力的价格及缩短整备时间才能维持现有市场。

1998年8月27日，德尔塔-3运载火箭在卡纳维尔角空军基地的首次发射失败。起因于自三角洲二号运载火箭所修改的软件在第一节飞行时无法导航，控制火箭的液体耗尽后，火箭失去控制亦被销毁，星系（Galaxy）X卫星（休兹（Hughes） HS601 HP型）也坠入大西洋中。

1999年5月4日，德尔塔-3运载火箭在卡纳维尔角的第二次发射依旧失败，是因第二节引擎的压力不正常并导致破裂，在未到达预定轨道时就停止推进，猎户座（Orion）3卫星（休兹 HS601型）则被送至无用的轨道。

2000年8月23日，德尔塔-3运载火箭进行第三次发射，酬载卫星为DM-F3卫星，为一枚模拟HS601通讯卫星的酬载物，也放置了多个感应器以监测火箭异状，最后轨稍微降低（由26000公里降至20600公里），但仍算成功。然而，各项综合因素也结束了三角洲三号运载火箭的商业火箭市场，多数客户对于连续两次失败没有信心，三角洲四号运载火箭的出现也确定此次为三角洲三号运载火箭的最后一次发射。

三角洲三号运载火箭有良好的性能及合理的价格，且地球同步轨道酬载能力达三角洲二号运载火箭的两倍，然而，连续前两次发射皆失败，而且更先进的三角洲四号运载火箭及海上发射（Sea Launch）火箭相继成功，三角洲三号运载火箭必定为过渡时期的运载火箭，而三角洲三号运载火箭的相关科技及结构都为三角洲四号运载火箭立下了基础。