月球轨道器 3 号是美国宇航局于 1967 年发射的航天器，是月球轨道器计划的一部分。它主要用于拍摄月球表面区域，以确认测量者和阿波罗任务的安全着陆点。它还配备收集硒、辐射强度和微流星体撞击数据。

该航天器于 2 月 8 日 21:54 UT 被放置在地月轨道上并注入椭圆形近赤道月球轨道。轨道为 210.2 x 1,801.9 公里（130.6 英里 1,119.6 英里），倾角为 20.9 度，周期为 3 小时 25 分钟。跟踪四天（25 圈）后，轨道变为 55 圈乘以 1,847 公里（34 英里 1,148 英里）。该航天器在 1967 年 2 月 15 日至 23 日期间获取了照片数据，并在 1967 年 3 月 2 日之前进行了读取。在此期间，胶片推进机制表现出不稳定的行为，导致决定比计划更早地开始读取帧。这些帧被成功读取，直到 3 月 4 日，当进片电机烧坏时，卷轴上约 25% 的帧无法读取。

总共返回了 149 个中等分辨率和 477 个高分辨率帧。帧质量极佳，分辨率低至 1 米（3 英尺 3 英寸）。包括测量者 1 号着陆点的框架，允许识别航天器在表面的位置。在整个任务期间，从所有其他实验中获得了准确的数据。该航天器被用于跟踪目的，直到它于 1967 年 10 月 9 日在北纬 14.3 度、西经 97.7 度（月面坐标）下撞击月球表面。

月球轨道飞行器计划是美国从 1966 年到 1967 年发射的一系列五次无人驾驶月球轨道飞行任务。旨在通过绘制月球表面图来帮助选择阿波罗登陆点，他们提供了来自月球轨道的第一张照片，并拍摄了月球和地球。

所有五次任务都成功了，99% 的月球表面是根据分辨率为 60 米（200 英尺）或更高的照片绘制的。前三个任务专门对 20 个潜在的载人登月地点进行成像，这些地点是根据地球观测选择的。这些是在低倾角轨道上飞行的。第四和第五次任务致力于更广泛的科学目标，并在高海拔极地轨道上飞行。月球轨道器 4 号拍摄了整个近侧和 9% 的远侧，而月球轨道器 5 完成了远侧覆盖并获得了中（20 m（66 英尺））和高（2 m（6 英尺 7 英寸））分辨率图像36 个预选区域。所有的月球轨道飞行器都是由 Atlas-Agena-D 运载火箭发射的。

月球轨道器有一个巧妙的成像系统，它由一个双镜头相机、一个胶片处理单元、一个读出扫描仪和一个胶片处理装置组成。两个镜头，一个 610 毫米（24 英寸）窄角高分辨率 (HR) 镜头和一个 80 毫米（3.1 英寸）广角中分辨率 (MR) 镜头，都将它们的帧曝光放在一卷 70 毫米胶片上。两个摄像机的轴重合，因此 HR 帧中成像的区域位于 MR 帧区域的中心。在曝光期间移动胶片以补偿由光电传感器估计的航天器速度。然后对胶片进行处理、扫描，并将图像传回地球。

在月球轨道飞行器任务期间，拍摄了第一张整个地球的照片，从 1966 年 8 月月球轨道飞行器 1 号地球从月球表面升起开始。整个地球的第一张完整照片是由月球轨道飞行器 5 号拍摄的1967 年 8 月 8 日。 1967 年 11 月 10 日，月球轨道飞行器 5 号拍摄了第二张整个地球的照片。