Pioneer 3 – nieudany pierwszy statek kosmiczny, który miał opuścić ziemskie pole grawitacyjne. Planowano, że minie Księżyc, wejdzie na orbitę okołosłoneczną, zbada pasy radiacyjne i sprawdzi działanie spustu aparatów fotograficznych (których jednak na pokładzie statku nie było). Misja nie powiodła się w całości – statek osiągnął jedynie trajektorię balistyczną z wysokością maksymalną 102 360 km, częściowo wykonał powierzone mu pomiary naukowe, po czym spłonął w ziemskiej atmosferze. Był czwartą z rzędu nieudaną misją programu Pioneer. Pioneer 3 powtórzył osiągnięcia Pioneera 1, tylko osiągnięta wysokość była trochę mniejsza.
Opis misji Pierwszym stopniem rakiety był zmodyfikowany Jupiter, a za górne stopnie posłużył pęk małych rakiet na paliwo stałe – Sergeant. Wszystkie szczęśliwie odpaliły. Plan misji zakładał, że sonda minie Księżyc po 33,75 godziny lotu i wejdzie na orbitę okołosłoneczną. Jednakże źle dobrana ilość paliwa spowodowała wyłączenie się pierwszego stopnia rakiety o 3,7 sekundy za wcześnie – statek otrzymał przyspieszenie za małe do wydostania się z ziemskiego pola grawitacyjnego (zaledwie kilkaset kilometrów na godzinę). Ponadto wystartował pod zbyt wielkim kątem (kąt wyjścia wynosił ok. 71°, zamiast 68°). Przed upadkiem na Ziemię statek wzniósł się na wysokość 102 360 km, po 19 godzinach lotu.