Największa prędkość osiągnięta przez X-3 wyniosła 1,208 macha i uzyskano ją podczas nurkowania pod kątem 30° w dniu 28 lipca 1953 roku.
Po zakończeniu programu badawczego przez NACA maszyna została przekazana w grudniu 1953 roku Siłom Powietrznym Stanów Zjednoczonych. Ze względu na słabe osiągi X-3 specjaliści wojskowi wykonali tylko skrócone badania, opierając się głównie na testach profilu skrzydeł. Planowano także przeprowadzenie badań stateczności wzdłużnej maszyny, maksymalnych obciążeń powierzchni skrzydeł i powierzchni sterowych ogona oraz rozkładu ciśnień na powierzchni maszyny.
Jeden z przeprowadzonych 27 października 1954 roku testów polegał na wykonaniu ostrego zwrotu przy prędkości bliskiej barierze dźwięku (0,92 macha) co spowodowało chwilową utratę sterowności nad maszyną na 5 sekund i nieprzewidziane rotacje maszyny. Celem eksperymentu było ustalenie przyczyn tego zjawiska, zaobserwowanego po raz pierwszy w samolocie North American F-100 Super Sabre.