先驱者3号（英语：Pioneer 3）是美国的无人行星探测任务“先驱者计划”的第4颗无人探测器，于1958年12月6日（UTC时间05:45:12）发射。探测器是美国陆军弹道导弹机关（U.S. 陆军 Ballistic Missile agency）与美国航空航天局联合发射的月球探测器，由空气动力学试验室开发设计。但是由于火箭故障而导致任务失败。

先驱者3号应按原计划在发射后33.75小时接近月球并测量相关数据，随后进入太阳轨道。然而，在1958年12月6日UTC5点45分12秒，先驱者3号在佛罗里达州卡纳维拉尔角升空时，由于火箭第二级提前3.7秒熄火，导致探测器出射角达到71度而非计划的68度，且速度较地球逃逸速度低约每小时1000公里。在重新落回地球前，探测器达到了102360公里的高度。7日19时51分（UTC），经历大气层燃烧后，估计探测器坠落在非洲大陆北纬16.4度，东经18.6度的位置。由于地面接收站位置限制，任务期间有13小时无法与探测器保持通信。尽管未能完成预期任务，但通过传感器传回的数据，科学家们发现了范艾伦辐射带实际分为两层这一重要发现。

先驱者3号是一个光滑的圆锥形物体，高58厘米，直径25厘米。外壳采用玻璃纤维制造，表面镀金以便导电。主体涂有黑白条纹，有助于调节温度范围在10至50摄氏度之间。顶端设有用于传输信号的天线，底部配备一圈汞电池作为电源。中央光电探测管由两个光电池供电，预计在距月球3万公里处由月球反射光激活。此外，探测器还配备了盖革计数器。正常工作状态下，发送设备以0.1瓦的功率在960.05兆赫频率下运作，而调制电路功率为0.08瓦，使得总功率达到0.18瓦。发射后10小时，探测器内的机械机构会释放两个7克重的配重物和两条150厘米长的金属丝，以减缓自转速率，最终这些部件会被丢弃。

尽管先驱者3号未成功实现预定目标，但它在返回过程中收集的数据揭示了范艾伦辐射带的实际构成，这是一项重要的科学发现。