• Масса аппарата — 6,575 т;
• Наклонение орбиты — 51,69њ.
• Период обращения — 88,45 мин.
• Перигей — 183,5 км.
• Апогей — 222,2 км.

Экипажи

Основной экипаж

• Георгий Береговой

Дублирующий экипаж

• Владимир Шаталов

Резервный экипаж

• Борис Волынов

Описание полета

Попытка стыковки с беспилотным кораблем 'Союз-2'. Попытка стыковки была с применением ручного управления. Корабли сближались до расстояния 200 метров. Попытка стыковки происходила в тени Земли на одном из первых витков с использованием установленных на 'Союз-2' световых сигналов, относительно которых выполнялась ориентация 'Союз-3'. Попытка не удалась из-за ошибки космонавта в ориентации 'Союза-3' по крену. Наблюдаемая космонавтом картина взаимного расположения кораблей визуально отличалась от той, которую он наблюдал на наземном тренажере, но космонавт не распознал неправильную ориентацию по крену. При ручном управлении сближением взаимная ориентация продольных осей кораблей производилась автоматически. Антенны системы ориентации были расположены сбоку на расстоянии 1,2 метра от продольной оси. Антенна ориентации на 'Союз-3' была справа от космонавта, а антенна ориентации 'Союз-2' оказалась слева. При правильной ориентации обе антенны должны были оказаться справа. Автоматическая ориентация кораблей по антеннам привела тому что стыковочный узел 'Союза-2' по мере приближения к нему отворачивался в сторону. В темноте Береговой несколько раз отходил и вновь предпринимал попытку стыковки и всякий раз 'Союз-2' отворачивался от 'Союза-3'. Космонавт не вел контроль запаса топлива, расходуемого двигателями ДПО. Ошибку в ориентации по крену Береговой распознал только после выхода кораблей из тени Земли, но на маневры по сближению и ориентации уже было израсходовано все топливо, предназначенное для стыковки, остатки топлива нельзя было более расходовать, так как они были нужны для ориентации корабля при выдаче тормозного импульса для возвращения на Землю.