与长征三号火箭的一、二子级相同；三子级则是在尽可能地利用了长征三号的经验和成果的基础上新研制的，採用数位化、小型化的控制系统、四框架挠性平台、大推力氢氧发动机、冷氦增压系统、推进剂利用系统等新技术，直径增至三米。2007年10月，中国首个月球探测器嫦娥一号使用此火箭于西昌卫星发射中心发射升空。
火箭结构描述.一子级长23.272米，上部是装有液体四氧化二氮的氧化剂箱，下部是装有液体偏二甲肼的燃烧剂箱。一子级装配有YF-21C型发动机，该发动机是由四台推力为75吨的液体四氧化二