ルナ3号
探査機の本体は両端が半球状になった長さ1.3mの円筒形であった。円筒部分の直径は0.9m、最大径(本体上部の張り出し部分)は1.3mだった。質量は278.5kgで、ルナ1号や2号より軽い。内部は0.23気圧に保たれ、搭載機器は与圧環境下に置かれた。また温度が25°Cを超えるとカバーを開いて放熱板を露出させることで、内部の温度調整を行った。電力は本体の周りに貼り付けられた太陽電池パネルで供給した。
ルナ3号の最大の目的は月の裏側を撮影することで、観測機器は「イェニセイ-2」と呼ばれる撮影システムを中心に構成された。この他に流星物質や宇宙線の検出器を積んでいた。姿勢制御は、スピン制御とガスジェットを使った制御を切り替えることができた。軌道修正のためのロケットエンジンは備えていなかった。