Ace Combat 3 chỉ có một chế độ chơi đơn, người chơi có thể mở một chiến dịch mới dưới một cái tên người dùng cụ thể. Tùy thuộc vào các hành động được thực hiện tại một số điểm trong chiến dịch, cốt truyện chuyển hướng tới một trong năm kết thúc. Một vài bài hướng dẫn có thể được hoàn thành trong đĩa một, nhưng các chiến dịch kế tiếp sẽ tiếp tục trong đĩa hai. Game đã đưa vào cơ chế camera 360 độ dưới góc nhìn thứ ba có thể được luân chuyển trên cả ba trục với nút thumbstick phải, và một camera có thể tập trung vào mục tiêu hiện tại của người chơi bằng cách giữ nút Tam giác. Thành quả của người chơi qua từng nhiệm vụ được xếp loại từ A đến D với màu sắc tương ứng, A là cao nhất với màu đỏ. Màn hình tiêu đề cũng có một biểu đồ liệt kê thành quả của người chơi trên tất cả các màn chơi và độ khó đều được ghi nhận.

Phiên bản tiếng Nhật của Ace Combat 3 còn bổ sung thêm một loại bách khoa toàn thư trong game giúp người chơi có thể tra cứu các thông tin khác nhau về nhân vật và công nghệ trong trò chơi. Thêm vào đó là tính năng video e-mail theo phong cách anime với phần lồng tiếng đầy đủ từ đám nhân vật NPC có thể coi lại trong một hộp thư, cũng như các đoạn cắt cảnh anime.

Ace Combat 3 có tổng cộng 23 loại máy bay điều khiển được (21 cho phiên bản Bắc Mỹ/châu Âu) chia ra cho bốn phe phái. Một số trong số đó là máy bay quân sự ngoài đời thực đã được thiết kế lại dành riêng cho bối cảnh tương lai của trò chơi (với khiếu thẩm mỹ rõ ràng nhất là khu vực buồng lái có dáng khí động nặng để phản ánh cái gọi là hệ thống buồng lái COFFIN), trong khi số khác là những thiết kế khái niệm nguyên mẫu hoàn toàn. Những phương tiện không gian lần đầu tiên xuất hiện trong dòng game để người chơi có cơ hội cầm lái loại phi thuyền không gian R-352 Sepia thực hiện một sứ mệnh trên quỹ đạo.

Không giống như hai phiên bản đầu tiên, người chơi chỉ có thể chọn một số lượng hạn chế loại máy bay (và vũ khí) cho những phi vụ đầu tiên, nhưng sẽ phải gắn bó với một chiếc qua các màn sau. Tất cả các loại máy bay có thể di chuyển đều được mở khóa cuối cùng trong màn Simulator mà người chơi chỉ kích hoạt khi đạt được năm kết thúc trong game.