STS-3 22 marca 1982 wystartował w kosmos jako dowódca misji STS-3 – pilotem podczas tej wyprawy był Charles Gordon Fullerton. Po raz pierwszy w ramach programu Space Shuttle start promu odbył się dokładnie w pierwotnie wyznaczonym dniu. Był to trzeci testowy lot orbitalny wahadłowca Columbia. Podstawowym celem misji było, tak jak w poprzednich dwóch lotach Columbii, dalsze testowanie wahadłowca w warunkach lotu kosmicznego. Program lotu został jednak rozszerzony również o eksperymenty naukowe. Podczas lotu kadłub promu był wystawiany na działanie wysokich temperatur. Astronauci przeprowadzili ponadto próby z obciążonym ramieniem manipulatora RMS. W ładowni promu znajdowała się ważąca blisko cztery tony paleta OSS-1, którą wyposażono w sprzęt do badań przestrzeni kosmicznej (w tym do badania zanieczyszczeń wywołanych przez wahadłowiec) i innych eksperymentów, oraz pięciotonowy zestaw urządzeń pomiarowych DFI (Development Flight Instrumentation). Realizowane podczas misji eksperymenty dotyczyły takich dziedzin nauki jak fizyka plazmy, heliofizyka, technologia i biologia. Jeden z eksperymentów był projektem uczniów szkolnych, powstałym w ramach Shuttle Student Involvement Program (SSIP).