Tên lửa SM-3 được sử dụng phối hợp với các radar cảnh báo sớm và sensor hồng ngoại trong không gian để dò tìm mục tiêu, định hướng, xác định độ cao, bám sát quá trình bay và tiêu diệt các mục tiêu là tên lửa đạn đạo tầm xa hoặc tầm trung mang đầu đạn hóa học, sinh học hoặc hạt nhân.

Thế hệ tên lửa SM-3 được thiết kế dựa trên phiên bản SM-2, có tầm bắn khoảng 500 km, với độ cao khoảng 160 km. Tên lửa SM-3 được thiết kế 04 tầng, hai tầng đầu chứa nhiên liệu đẩy có chức năng đẩy tên lửa đánh chặn ra khỏi tầng khí quyển, tầng 3 đẩy tên lửa xa hơn ngoài tầng khí khuyển trái đất, sử dụng hệ thống định vị vệ tinh (GPS) để điều chỉnh hướng tiếp cận mục tiêu, tầng thứ tư chứa các thiết bị mang và có sử dụng các sensor hồng ngoại nhằm lao thẳng vào mục tiêu.

Tầm hoạt động của tên lửa SM-3 có thể tiêu diệt các mục tiêu ở cự ly khoảng 200 km, SM-3 có chức năng phù hợp hơn với nhiệm vụ phòng thủ tên lửa, tiêu diệt mục tiêu cả ở tầm cao và tầm trung.

Tên lửa SM-2 được nâng cấp để chống tên lửa đạn đạo và các đầu đạn đang tiếp cận mục tiêu, có thể tiêu diệt mục tiêu ở cự ly 19 km, sử dụng để chống tên lửa đạn đạo và máy bay, tuy nhiên chi phí chỉ bằng một nửa tên lửa SM-3.

Ngày 21/02/2008, Mỹ phóng tên lửa SM3 từ tuần dương hạm USS Lake Erie (CG-70) để phá huỷ vệ tinh do thám USA-193.

Ngày 17/12/2007, Nhật Bản đã phóng 01 quả tên lửa SM-3 từ tàu Kongo ngoài khơi đảo Kauai, Hawaii và đánh chặn thành công một tên lửa khác được bắn ra từ đảo Kauai.