"Сталь-3" представлял собой развитие самолета "Сталь-2" с двигателем М-22 в 480 л.с., самолет - восьмиместный (шесть пассажиров). Схема самолета - подкосный высокоплан. От "Сталь-2" новый самолет отличался большими размерами. Его двигатель М-22 был на 180 л. с. мощнее. Крыло большой площади (34,8 квадратных метров) имело щелевые элероны и закрылки. Тормозные колеса закрывались обтекателями.  Благодаря всему этому "Сталь-3" при той же посадочной скорости развивал максимальную скорость до 240 км/час (на 40 км/час больше, чем "Сталь-2"), потолок увеличился до 6550 м, а дальность полета возросла до 960 км.  Весовая отдача - 41%. Вес пустого самолета -1672 кг, взлетный - 2817 кг.  
Опытный самолет был выпущен в 1933 году. Серийных было сдано за 1935-1936 гг. 79 экземпляров. На некоторых самолетах был установлен двигатель М-17 (позже), но это особых преимуществ не дало. "Сталь-3" с успехом применялся на воздушных линиях до самой войны. 
Эксплуатация самолетов "Сталь-2" и "Сталь-3" показала, что они вполне удовлетворяют своему назначению. Однако ожидавшиеся от них особо длительные сроки службы не оправдались. Сама нержавеющая сталь могла служить десятки лет, но сварочные точки, болты и другие детали ржавели, а полотно требовало достаточно частой замены. Поэтому самолеты "Сталь" должны были проходить ремонт, как и всякие другие. Применение нержавеющей стали как преобладающего конструкционного материала в этом смысле себя не оправдало. Но разработка методов сварки и обращения с нержавеющей сталью была крупным достижением.