Net zoals bij zijn voorgangers beschikte het Salyut 3 ruimtestation over één luchtsluis dat kon gebruikt worden om een bemande Soyuz ruimtecapsule aan te koppelen. Binnenin het ruimtestation konden maximum drie kosmonauten werken en leven in een omgeving die 90 kubieke meter groot was. Salyut 3 beschikte over twee raketmotoren waardoor zijn baan en positie konden aangepast worden indien nodig. Dit 14,5 meter lange ruimtestation kon beroep doen op twee zonnepanelen voor het opwekken van energie. Op 3 juli 1974 werden de kosmonauten Yuri Artyukhin en Pavel Popovich in hun Soyuz 14 ruimtecapsule gelanceerd vanop Baikonur waarna de ruimtecapsule er in slaagde zich vast te hechten aan het Salyut 3 ruimtestation. De twee kosmonauten verbleven er gedurende 15 dagen en voerden vooral militaire en medische experimenten uit. Na hun terugkeer op 19 juli 1974 werd op 26 augustus 1974 een tweede Salyut 3 bemanning gelanceerd vanop Baikonur. De kosmonauten Lev Demin en Gennadi Sarafanov slaagden er echter niet in zich succesvol te vast te hechten aan het ruimtestation wegens een probleem met het koppelingssysteem waardoor beide ruimtevaarders op 28 augustus al terugkeerden naar de Aarde.

Volgens sommige bronnen zou het Salyut 3 ruimtestation aan de voorzijde een Nudelmann 23 of 30 mm kanon gehad hebben waarmee de Sovjet vluchtleiding een satelliet zou met uitgeschakeld hebben in een baan om de Aarde tijdens een geheim militair experiment. In totaal zou men dit kanon, dat nooit werd gebruikt terwijl er kosmonauten in het ruimtestation aanwezig waren, drie maal gebruikt hebben tijdens het operationele bestaan van Salyut 3. Naast dit militaire 'verdedigingswapen' zou het ruimtestation ook beschikt hebben over tal van militaire observatie en fotoapparatuur, waarvan één camera zelfs een resolutie had van 3 meter. De ruimtevaarders zouden de opdracht hebben gekregen het aardoppervlak zoveel mogelijk in beeld te brengen om op deze manier op zoek te gaan naar geheime Amerikaanse basissen. Ondanks het feit dat maar één Soyuz crew Salyut 3 bezocht werd dit project door de Sovjet-Unie uitgeroepen als een succes omdat dit ruimtestation twee maal zo lang operationeel was geweest dan men voorzien had.