Kontrakt na budowę dwóch egzemplarzy samolotu X-3 podpisano 30 czerwca 1949 roku. Przewidywane w trakcie opracowywania samolotu silniki okazały się zbyt duże i zbyt ciężkie, niezdolne również zapewnić odpowiedniego ciągu. W rezultacie zastosowano mniejsze i lżejsze, ale także słabsze silniki turboodrzutowy Westinghouse J34. Pierwszy samolot dostarczono do bazy lotniczej Edwards 11 września 1952 roku. Ze względu na problemy z silnikami i kadłubem wstrzymano konstrukcję drugiego egzemplarza a częściowo gotowy samolot przeznaczono na części zamienne dla pierwszej maszyny.
Historia użycia Pierwszy lot samolotu X-3 odbył się 15 października 1952 roku. Był to właściwie długi skok, gdyż podczas testów na ziemi pilot maszyny poderwał ją do lotu na dystansie 1600 metrów. Oficjalny pierwszy lot samolotu miał miejsce 5 dni później, 20 października i trwał około 20 minut. Do końca swojej kariery w grudniu 1953 roku X-3 wykonał 26 lotów wliczając pierwszy skok. Silnik maszyny miał zbyt małą moc, a sam samolot był bardzo trudny w pilotażu. Prędkość startowa była bardzo duża i wynosiła 482 km/h. Najpoważniejszą jego wadą były osiągi znacznie niższe od zakładanych. Pierwszy lot naddźwiękowy z prędkością 1,1 macha został wykonany podczas płytkiego nurkowania pod kątem 15°.