Tên lửa phòng không SM-3 được phát triển dựa trên thiết kế của SM-2 Block IV. Cụ thể, tên lửa SM-3 sử dụng cùng Tầng đẩy tăng cường nhiên liệu rắn và động cơ lực đẩy kép như tầng đẩy một và hai của tên lửa Block IV và có cùng bộ phận lái tên lửa và hệ thống dẫn đường pha giữa khi tên lửa bay trong bầu khí quyển. Đối với trường hợp đánh chặn tầm xa, tên lửa sẽ bay ngoài tầng khí quyển, sẽ được bổ sung lực đẩy từ tầng đẩy thứ ba, bao gồm một động cơ xung kép.[7]

Các công việc phát triển ban đầu để chuyển đổi SM-3 sang phóng từ bệ phóng mặt đất ("Aegis ashore") đã được thực hiện để dành riêng cho quân đội Israel, nhưng sau đó Israel đã chọn hệ thống Arrow 3 nội địa. Chính quyền Tổng thống Obama cũng hi vọng Hệ thống phòng thủ tên lửa Châu Âu (European Phased Adaptive Approach (EPAA)) sẽ lựa chọn tên lửa SM-3 do hệ thống THAAD cùng cạnh tranh với nó có tầm bắn ngắn hơn và cần triển khai nhiều căn cứ hơn để phòng thủ không phận châu Âu. Tuy nhiên khi so sánh với Ground-Based Interceptor, tên lửa SM-3 Block I chỉ có tầm bắn từ 1⁄5 đến 1⁄6 tầm bắn của hệ thống này. Do đó Hải quân Mỹ đã tiếp tục nâng cấp lên phiên bản SM-3 Block II có chiều rộng thân tên lửa tăng 0,34 m (13,5 in) lên 0,53 m (21 in), giúp nó có khả năng đánh chặn tên lửa đạn đạo tầm trung-xa.[8]

Phiên bản Block IIA chỉ sử dụng lại động cơ đẩy của tầng một tên lửa Block I. Trong khi Block IIA được thiết kế để Nhật Bản có thể phòng thủ trước đòn tấn công từ tên lửa đạn đạo của Triều Tiên mà còn là thành phần chính của giai đoạn 3 triển khai EPAA tại Châu Âu. Block IIA được liên doanh sản xuất bởi Raytheon và Mitsubishi Heavy Industries. Khoản kinh phí đầu tư cho phát triển Block IIA của Mỹ là 1,51 tỉ đô la.[9]