18 июля 1965 года с Байконура была запущена АМС «Зонд-3» к нашему спутнику - Луне. Первые снимки АМС были сделаны на расстоянии 11 570 км от поверхности Луны; минимальное расстояние, на котором велась съёмка, - 9960 км
"Зонд-3" выполнил все возложенные на него задачи:
- впервые произведена астрокоррекция траектории с использованием наведения аппарата на звезду;
- открыт эффект «пыльного мешка», когда мелкие частицы, отлетающие от самого аппарата, мешают системе ориентации различать звёзды. Он был учтен в полетах других АМС;
- проверена система наведения аппарата на Землю и радиосвязь через остронаправленную параболическую антенну
- впервые получены высококачественные фотографии обратной стороны Луны: фотографии позволили исследовать особенности строения лунной поверхности. Были подтвержден вывод о малом количестве лунных морей на обратной стороне Луны, стало очевидно, что Луна асимметрична относительно плоскости, которая делит ее на видимую и невидимую с Земли части. Были обнаружены мореподобные образования, которых назвали талассоидами.
По фотографиям сделанным АМС «Луна-3» и «Зонд-3», Государственным астрономическим институтом им. П.К.Штернберга был выпущен «Атлас обратной стороны Луны» с каталогом, содержащим описания около 4000 впервые обнаруженных образований.
После выполненной работы аппарат перемещался по гелиоцентрической орбите, пересекающей орбиту Марса