测量员3号是测量员计划的第三艘
登月航天飞机，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测量员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，导致太空船在表面弹跳了两次。第一次弹跳的高度达到35尺 (10米)，第二次达到11尺 (3米)，第三次的碰撞－从11尺的高度但速度为0，比当初计划的14尺为低且慢的速度－在设计上企图让每一艘
航天飞机安全软着陆的高度。
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 (180毫米)，并且利用太空船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，太空船关闭以保持电池的电力，但是在月球的黎明来临时 (14个
世界地球日，或是336小时)，太空船却未能重新启动继续工作。
根据广泛的谣传，一种常见的细菌，
草绿色链球菌，意外的在
航天飞机发射之前污染了
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
美国航空航天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
木卫二可能造成的污染，让
伽利略号木星探测器太空船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
光导摄像管，
焦距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
航天飞机上。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
光导摄像管读取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磷的慢速监视器呈现。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
航天飞机、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月登陆在测量员3号太空船的附近，太空人对这艘太空船进行调查并将大约10公斤的零件带回地球，其中也包括现在展示在
华盛顿哥伦比亚特区史密松宁航空和太空博物馆的测量员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
斗门区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立方厘米的颗粒状
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
航天飞机的驱动
电机。伸缩仪能以电动
电动机在
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。由于登陆之后的太空船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。