幻影3e的發動機改為阿塔09c.3，加力推力6200千克，雷達係統更換為湯姆遜-csf西拉諾ii，西拉諾ii雷達將火力控製與導航結合起來，採用單脈衝體製及卡塞格倫天線，有a型和b型兩種。其中a型隻有空對空模式，b型增加了5種對地模式，在空對空模式下作用距離40千米，空對地模式下作用距離93千米，天線直徑400毫米，重量在210千克左右。其他的改進還包括首次在幻影機上加裝type-bk雷達告警接收機，發動機尾噴管改為收斂式可調節噴管。固定武器為一門德發機炮和5個掛點，載彈量4000千克。
該機採用懸臂式三角形下單翼，有錐形扭轉，相對厚度4.0～3.5％，下反角1°，安裝角0°，前緣後掠角60°34′。採用全金屬抗扭盒形結構和帶加強肋的機加整體壁板。所有操縱麵用液壓操縱，使用達索公司的人工感力雙筒舵機。有減速板，靠近機翼前緣處有鉸接在上、下翼麵上的小擾流片。機身為全金屬結構，有按麵積律設計的“蜂腰”機身。無平尾，隻有常規垂直安定麵與方向舵，用達索公司的人工感力雙筒舵機操縱。在三角翼後緣內副翼內側裝有縱向操縱用升降舵。起落架為可收放前三點式，前、主起落架均為單輪。用梅西埃公司的油－氣減震器和圓盤式剎車裝置。主輪胎尺寸為750×230-15/1，胎壓為5.9×105～9.8×105帕(6～10千克/厘米2)，前輪為450×390－05。
使用一台斯奈克瑪公司的“阿塔”9c渦噴發動機，加力推力60.8千牛(6200千克)。發動機有一個超速係統，當飛行速度超過m1.4時，係統自動嚙合，推力增大8％。可選擇使用推力為14.7千牛(1500千克)的sepr-844火箭發動機，不使用時可帶油箱(容量550升)。發動機進氣道四周隔壁內可帶4個軟油箱(容量1020升)，機翼內4個整體油箱，容量1370升。不帶火箭發動機時，機內總油量為2940升。座艙以鉸鏈連接的座艙蓋向後打開，用馬丁－貝克rm4零高度彈射座椅，最小彈射速度167千米/小時。兩套獨立的空調係統，用於座艙和電子係統；兩套獨立的液壓係統，工作壓力為207×105帕(211千克/厘米2)，用於飛行操縱、起落架收放和剎車；直流電源係統為24伏40安小時的電池和一台26.5伏9千瓦的發電機；交流電源係統為一個200伏400赫變壓器和一台200伏400赫10千瓦的交流發電機。裝有兩台超高頻無線電台，塔康係統，都卜勒雷達，“西拉諾”ii火控雷達。另外還裝有導航計算機，轟炸計算機，自動射擊瞄準具等。 固定武器為2門30毫米“德發”552a機炮(備彈量2×125發)。執行空戰任務可帶3枚中/近距空對空飛彈；對地攻擊武器通常在翼下掛2顆454千克炸彈，機身下可掛1枚as.30空對地飛彈。在5個掛點上可帶4000千克武器。
生產型幻影3e於1964年1月交付法國空軍，法國空軍共接收了192架。除了法國空軍使用外，還出口到許多國家。阿根廷、巴西、黎巴嫩、巴基斯坦、南非、西班牙以及委內瑞拉等國都曾少量進口。幻影3e總生產量比幻影3c大了很多，達到了523架。60年代中期，一架幻影3e改裝了斯奈克瑪公司的阿塔09k.6發動機，編號改為幻影3c2。澳大利亞和瑞士在評估了該機後，購買了生產許可證，其中澳大利亞的編號改為幻影3o，在對該機的電子設備進行了改進後開始在國內生產。澳大利亞生產的幻影3o分為截擊型和攻擊型。澳大利亞政府飛機工廠和聯邦飛機廠總共生產了48架截擊型和50架攻擊型，該機一直使用到1988年才開始從澳大利亞皇家空軍中退役，1990年其中的50架還出售給巴基斯坦。
瑞士對幻影3c進行了測試評估後便購買了許可證開始自行生產，為了適應瑞士的寒冷天氣，該機的機身、機翼和起落架都得到了加強。而且瑞士用休斯公司的taran-18雷達取代了原來的西拉諾ii，使得該機可以製導瑞士剛剛從休斯公司購入的hm-55獵鷹空空飛彈(aim-4獵鷹的出口型號)。該機一直服役到90年代中期。
在幻影3e基礎上發展了幾種偵察型號，其中幻影3r採用了幻影3e的機身，去掉了機頭的雷達，加裝了5具omera31自動相機，保留了德發機炮和掛架，可以執行從低空到高空的偵察任務，並且具有夜間偵察能力。
法國空軍裝備了30架幻影3r，由於前兩架原型機由幻影3a改裝，為此沒有裝備。有趣的是，在使用中發現，該機的對地攻擊能力居然比專門開發的幻影3e還好，該機也出口到了許多國家。
法國空軍針對使用中的問題提出改進建議，達索在幻影3r基礎上改進了幻影3rd，該機在機頭下方加裝了一架全景式相機，並改進了機內的都卜勒雷達等電子設備，法國空軍自己使用的幻影3rd還在機身腹部加裝了電信股份有限公司研製的獨眼巨人紅外跟蹤器。阿布達比、比利時、哥倫比亞、埃及、利比亞、南非等國曾少量進口。部分幻影3rd改用英國產的vinten相機取代原來的omera。
幻影3b和幻影3d
其實達索的成功不光靠其戰鬥機的優秀性能，達索在接到大量定單時，沒有忘記開發一種性能優異的教練機，幻影3b是在幻影3a上研製的教練機型號，串列式座艙，機身幾乎延長了1米，拆去了機炮以容納第二名飛行員，為控製成本，沒有雷達和火箭發動機。原型機1959年10月20日首飛，法國空軍總共接收63架，其中包括1架原型機，27架早期生產型，5架專門用來試飛的幻影3b-1。為了訓練幻影iv轟炸機飛行員的空中加油能力，法國空軍專門裝備了10架幻影3b-2，在幻影3e服役後，還接收20架幻影3be。1975年，有一架幻影3b加裝了線傳飛行控製係統，編號改為幻影3b-sv變穩定飛機。部分國家購買的幻影3b幾乎沒有任何改變，隻是在型號上加上了國家的首字母以用來區分。
該機採用懸臂式三角形下單翼，有錐形扭轉，相對厚度4.0～3.5％，下反角1°，安裝角0°，前緣後掠角60°34′。採用全金屬抗扭盒形結構和帶加強肋的機加整體壁板。所有操縱麵用液壓操縱，使用達索公司的人工感力雙筒舵機。有減速板，靠近機翼前緣處有鉸接在上、下翼麵上的小擾流片。機身為全金屬結構，有按麵積律設計的“蜂腰”機身。無平尾，隻有常規垂直安定麵與方向舵，用達索公司的人工感力雙筒舵機操縱。在三角翼後緣內副翼內側裝有縱向操縱用升降舵。起落架為可收放前三點式，前、主起落架均為單輪。用梅西埃公司的油－氣減震器和圓盤式剎車裝置。主輪胎尺寸為750×230-15/1，胎壓為5.9×105～9.8×105帕(6～10千克/厘米2)，前輪為450×390－05。
使用一台斯奈克瑪公司的“阿塔”9c渦噴發動機，加力推力60.8千牛(6200千克)。發動機有一個超速係統，當飛行速度超過m1.4時，係統自動嚙合，推力增大8％。可選擇使用推力為14.7千牛(1500千克)的sepr-844火箭發動機，不使用時可帶油箱(容量550升)。發動機進氣道四周隔壁內可帶4個軟油箱(容量1020升)，機翼內4個整體油箱，容量1370升。不帶火箭發動機時，機內總油量為2940升。座艙以鉸鏈連接的座艙蓋向後打開，用馬丁－貝克rm4零高度彈射座椅，最小彈射速度167千米/小時。兩套獨立的空調係統，用於座艙和電子係統；兩套獨立的液壓係統，工作壓力為207×105帕(211千克/厘米2)，用於飛行操縱、起落架收放和剎車；直流電源係統為24伏40安小時的電池和一台26.5伏9千瓦的發電機；交流電源係統為一個200伏400赫變壓器和一台200伏400赫10千瓦的交流發電機。裝有兩台超高頻無線電台，塔康係統，都卜勒雷達，“西拉諾”ii火控雷達。另外還裝有導航計算機，轟炸計算機，自動射擊瞄準具等。 固定武器為2門30毫米“德發”552a機炮(備彈量2×125發)。執行空戰任務可帶3枚中/近距空對空飛彈；對地攻擊武器通常在翼下掛2顆454千克炸彈，機身下可掛1枚as.30空對地飛彈。在5個掛點上可帶4000千克武器。
生產型幻影3e於1964年1月交付法國空軍，法國空軍共接收了192架。除了法國空軍使用外，還出口到許多國家。阿根廷、巴西、黎巴嫩、巴基斯坦、南非、西班牙以及委內瑞拉等國都曾少量進口。幻影3e總生產量比幻影3c大了很多，達到了523架。60年代中期，一架幻影3e改裝了斯奈克瑪公司的阿塔09k.6發動機，編號改為幻影3c2。澳大利亞和瑞士在評估了該機後，購買了生產許可證，其中澳大利亞的編號改為幻影3o，在對該機的電子設備進行了改進後開始在國內生產。澳大利亞生產的幻影3o分為截擊型和攻擊型。澳大利亞政府飛機工廠和聯邦飛機廠總共生產了48架截擊型和50架攻擊型，該機一直使用到1988年才開始從澳大利亞皇家空軍中退役，1990年其中的50架還出售給巴基斯坦。
瑞士對幻影3c進行了測試評估後便購買了許可證開始自行生產，為了適應瑞士的寒冷天氣，該機的機身、機翼和起落架都得到了加強。而且瑞士用休斯公司的taran-18雷達取代了原來的西拉諾ii，使得該機可以製導瑞士剛剛從休斯公司購入的hm-55獵鷹空空飛彈(aim-4獵鷹的出口型號)。該機一直服役到90年代中期。
在幻影3e基礎上發展了幾種偵察型號，其中幻影3r採用了幻影3e的機身，去掉了機頭的雷達，加裝了5具omera31自動相機，保留了德發機炮和掛架，可以執行從低空到高空的偵察任務，並且具有夜間偵察能力。
法國空軍裝備了30架幻影3r，由於前兩架原型機由幻影3a改裝，為此沒有裝備。有趣的是，在使用中發現，該機的對地攻擊能力居然比專門開發的幻影3e還好，該機也出口到了許多國家。
法國空軍針對使用中的問題提出改進建議，達索在幻影3r基礎上改進了幻影3rd，該機在機頭下方加裝了一架全景式相機，並改進了機內的都卜勒雷達等電子設備，法國空軍自己使用的幻影3rd還在機身腹部加裝了電信股份有限公司研製的獨眼巨人紅外跟蹤器。阿布達比、比利時、哥倫比亞、埃及、利比亞、南非等國曾少量進口。部分幻影3rd改用英國產的vinten相機取代原來的omera。
幻影3b和幻影3d
其實達索的成功不光靠其戰鬥機的優秀性能，達索在接到大量定單時，沒有忘記開發一種性能優異的教練機，幻影3b是在幻影3a上研製的教練機型號，串列式座艙，機身幾乎延長了1米，拆去了機炮以容納第二名飛行員，為控製成本，沒有雷達和火箭發動機。原型機1959年10月20日首飛，法國空軍總共接收63架，其中包括1架原型機，27架早期生產型，5架專門用來試飛的幻影3b-1。為了訓練幻影iv轟炸機飛行員的空中加油能力，法國空軍專門裝備了10架幻影3b-2，在幻影3e服役後，還接收20架幻影3be。1975年，有一架幻影3b加裝了線傳飛行控製係統，編號改為幻影3b-sv變穩定飛機。部分國家購買的幻影3b幾乎沒有任何改變，隻是在型號上加上了國家的首字母以用來區分。