15 ноября 1965 года по направлению к Венере была запущенна АМС "Венера-3"

16 ноября 1965 года в Советском Союзе в сторону планеты Венера осуществлен запуск автоматической межпланетной станции «Венера-3».
Схема вывода автоматической межпланетной станции «Венера-3» на гелиоцентрическую орбиту аналогична схеме вывода автоматической межпланетной станции «Венера-2».
Основная цель запуска автоматической станции «Венера-3» – увеличение объема научной информации и получение дополнительных научных данных о планете Венера и космическом пространстве.
Автоматическая станция «Венера-3» имеет вес 960 килограммов.
Ее конструкция несколько отличается от конструкции станции «Венера-2» составом научной аппаратуры. Эта станция призвана решить ряд новых исследовательских задач. Автоматическая межпланетная станция «Венера-3» выведена на траекторию, близкую к расчетной. Наземный командно-измерительный комплекс следит за полетом обеих станций «Венера-2» и «Венера-3» и управляет работой их систем.
По данным телеметрической информации, все системы станции «Венера-3» работают нормально. На 12 часов московского времени 16 ноября 1965 года автоматическая станция «Венера-3» находилась на расстоянии 65 тысяч километров от Земли над точкой земной поверхности с координатами 23 градуса 25 минут северной широты и 99 градусов 39 минут восточной долготы.
Координационно-вычислительный центр ведет обработку всей поступающей информации.

Станция «Венера-3» была запущена 16 ноября 1965 года в 4 часов 19 минут московского времени с космодрома Байконур. Станция «Венера-3» состояла из орбитального отсека и спускаемого аппарата. Спускаемый аппарат представлял собой сферу диаметром 90 сантиметров. В спускаемом аппарате был помещён металлический глобус Земли диаметром 70 миллиметров, внутри которого находился вымпел с изображением герба Советского Союза. В спускаемом аппарате были также установлены научные приборы. Перед запуском он был тщательно стерилизован, чтобы предотвратить биологическое загрязнение Венеры. Был снабжён парашютом для мягкой посадки.

26 декабря 1965 года была проведена коррекция траектории полёта станции «Венера-3». В это время станция находилась на расстоянии около 13 миллионов километров от Земли. 1 марта 1966 года станция достигла Венеры и врезалась в её поверхность в районе от −20° до +20° по широте и от 60° до 80° восточной долготы (то есть к востоку от кратера Мид). Станция «Венера-3» стала первым космическим аппаратом, который достиг поверхности другой планеты. За время полета со станцией «Венера-3» было проведено 63 сеанса связи (26 с «Венерой-2»). Однако, система управления станции вышла из строя ещё до подлёта к Венере. Никаких данных о Венере станция не передала. За четверо суток до старта «Венеры-3», 12 ноября 1965 года, была запущена станция «Венера-2», которая имела такую же конструкцию, как и «Венера-3». Станция «Венера-2» пролетела вблизи планеты Венера (на расстоянии 24 000 км) 27 февраля 1966 года, на двое суток раньше, чем станция «Венера-3».

На внешней поверхности орбитального отсека монтируются радиаторы системы терморегулирования, панели солнечных батарей, двигательная установка для коррекции траектории и газовые реактивные микродвигатели системы ориентации.
Основная аппаратура, обеспечивающая работу станции на траектории, сосредоточена в орбитальном отсеке. В нем находятся аккумуляторных батареи, передатчики и приемники дециметрового диапазона, телеметрические коммутаторы, приборы системы ориентации и коррекции движения станции, электронно-оптические датчики положения станции в пространстве и гироскопические приборы.
В орбитальном отсеке также размещено электронное программное устройство, осуществляющее управление всеми системами станции и автоматическое включение аппаратуры для проведения сеансов радиосвязи через заданные интервалы времени. Кроме того, сеансы связи могут проводиться по командам с Земли.
Для нормальной работы приборов станции необходим определенный тепловой режим, который обеспечивается системой терморегулирования. Основным источником электрической энергии для всех устройств станции служат солнечные батареи, расположенные на двух панелях. Параллельно к ним подключены буферные аккумуляторы.
Передатчики автоматических космических станций, работающие в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн, могут поочередно подключаться к остронаправленной антенне, имеющей форму параболоида. С помощью этой антенны вся излучаемая мощность передатчика направляется на Землю узким лучом, что значительно повышает надежность радиосвязи и увеличивает скорость и качество передачи информации.
Прием радиокоманд на борту станции проводится через малонаправленную антенну. К этой же антенне имеет возможность подключаться радиопередатчик дециметрового диапазона. Таким образом, радиосвязь может осуществляться и без ориентации на Землю, правда, с несколько меньшей скоростью передачи информации, чем при работе через параболическую антенну.
Радиоприемники межпланетных станций, помимо команд, принимают также специальные радиосигналы с Земли для измерения расстояния между станцией и Землей и скорости удаления станции от нашей планеты. По времени, затраченному сигналом для прохождения пути от Земли к станции и обратно, определяется расстояние, а по изменению частоты сигнала (эффект Допплера) – скорость удаления станции. Кроме того, наземные приемные устройства измеряют угловые координаты станции, т. е. углы, под которыми межпланетная станция видна с Земли. Двусторонняя связь со станцией осуществляется Центром дальней космической связи с помощью сверхчувствительных приемников и мощных передатчиков.
Одной из наиболее ответственных систем станции является система ориентации и коррекции. Эта система обеспечивает необходимую ориентацию станции в пространстве на различных этапах полета.
В состав системы ориентации автоматических станций входят электронно-оптические датчики, газовые реактивные микродвигатели, гироскопические измерители скорости вращения станции и приборы управления. Положение станции в пространстве определяется электронно-оптическими датчиками, в поле зрения которых должны находиться Солнце, звезда или Земля. При отклонении станции от заданного положения от датчиков поступают сигналы в систему управления, которая с помощью микродвигателей возвращает станцию в исходное положение.
Ответственной задачей системы управления является поддержание постоянной ориентации солнечных батарей таким образом, чтобы они освещались прямыми лучами Солнца в течение всего времени полета. Для постоянной ориентации станций на Солнце используется специальный электронно-оптический датчик, позволяющий осуществить поиск Солнца из любого положения станции в пространстве. После того как Солнце попадает в поле зрения центральной трубки датчика, эта ориентация станции поддерживается системой управления до очередного маневра.
Перед началом сеанса радиосвязи с использованием параболической антенны станция должна занять такое положение в пространстве, чтобы ось антенны во время сеанса была направлена на Землю с точностью до долей углового градуса. Эта ориентация достигается с помощью датчика, состоящего из двух оптических трубок – «солнечной» и «земной». Ось «земной» трубки направлена по оси параболической антенны, а «солнечная» трубка может поворачиваться в соответствии с изменением угла «Солнце – станция – Земля». При полете станции по межпланетной траектории ориентация производится в такой последовательности. Станция поворачивается и захватывает Солнце «солнечной» трубкой. Затем осуществляется поворот станции вокруг оси «солнечной» трубки до попадания Земли в поле зрения «земной» трубки. После этого вращение станции прекращается, передатчик подключается к параболической антенне и начинается передача информации. В течение всего сеанса связи ориентация станции на оба светила поддерживается с помощью системы управления. По окончании сеанса станция возвращается к постоянной ориентации солнечных батарей на Солнце.
Для ориентации станции во время проведения коррекции предусмотрен специальный астродатчик. С его помощью продольная ось корректирующей двигательной установки, совпадающая с продольной осью станции, может быть ориентирована в любом направлении. Этот датчик представляет собой сложный электронно-оптический прибор, имеющий подвижные оптические трубки: «солнечную» и «звездную». Углы между продольной осью станции и оптическими осями «солнечной» и «звездной» трубок определяются расчетом по результатам траекторных измерений: значения этих углов передаются на борт но командной радиолинии. После передачи этих значений осуществляется поворот оптических трубок в заданное положение, относительно продольной оси станции. В начале сеанса астрокоррекции станция осуществляет разворот в пространстве до тех пор, пока в поле зрения оптических трубок датчика не окажутся сначала Солнце, а затем звезда Канопус. Так как трубки датчика уже повернуты на заданные углы, ось двигателя станции занимает требуемое для коррекции положение в пространстве. При этом достигается высокая точность ориентации – несколько угловых минут.
В систему коррекции входят также жидкостной реактивный двигатель и два гироскопических прибора. Один из гироскопических приборов предназначен для «запоминания» положения станции в пространстве перед включением и во время работы двигателя, другой – для выключения двигателя при достижении заданной скорости.

Специальным отсеком станции «Венера-3» является спускаемый аппарат, выполненный в виде шара диаметром 900 миллиметров. На поверхность шара нанесено теплостойкое покрытие, обеспечивающее защиту его от высоких температур при торможении в плотных слоях атмосферы Венеры. В спускаемом аппарате размещены передатчики дециметрового диапазона волн, которые должны были передать на Землю основные параметры атмосферы планеты и поверхности, замеренные научными приборами. Посадка на поверхность осуществляется с помощью парашютной системы.
В спускаемом аппарате установлен вымпел с Гербом Советского Союза. Вымпел представляет собой полый шар диаметром 70 миллиметров, на поверхности которого выгравированы контуры материков Земли. Внутри шара находится медаль, на одной стороне которой изображен Герб Советского Союза, а на другой – отчеканены планеты солнечной системы и слова «Союз Советских Социалистических Республик. 1965». Положение Земли и Венеры на медали соответствует времени подлета станции к Венере.
Перед стартом спускаемый аппарат станции «Венера-3» был подвергнут тщательной стерилизации. Это необходимо, чтобы уничтожить все микроорганизмы земного происхождения и предотвратить возможность их переноса на Венеру.

1 марта 1966 года в 9 часов 56 минут московского времени автоматическая станция «Венера-3» после трех с половиной месяцев полета в космическом пространстве достигла планеты Венера и доставила на ее поверхность вымпел с Гербом Союза Советских Социалистических Республик.
Точная встреча автоматической станции с планетой была обеспечена успешно проведенной 26 декабря 1965 года коррекцией траектории полета станции. Во время всего полета со станцией поддерживалась регулярная радиосвязь и производился прием научной информации. При сближении станции с планетой Венера на заключительном этапе сеанс связи не состоялся.
Другая автоматическая межпланетная станция «Венера-2», запущенная 12 ноября 1965 года, продолжая свой полет по гелиоцентрической орбите, 27 февраля 1966 года в 5 часов 52 минуты московского времени прошла на расстоянии 24 тысячи километров от поверхности Венеры.
Полет станции на заданном удалении от планеты без проведения коррекции был обеспечен только за счет точного выведения ее на межпланетную траекторию.
Эксперименты, выполненные с помощью автоматических станций «Ве-нера-2» и «Венера-3», позволили решить ряд принципиально новых задач межпланетных полетов и получить новые научные данные. Материалы полета этих станций обрабатываются и изучаются.