ほぼ四角断面の機体に大きな単垂直尾翼と高翼配置の主翼を持つ。主翼前縁は浅い15度の後退角を持つが、後縁には角度が付けられていない。エンジンは主翼下にポッド式に装備している。航空母艦という限られたスペースに搭載する機体の為、主翼や垂直尾翼は大きく折り畳むことができ、主翼は上方に垂直尾翼は側方に折り曲げるようになっている。

MAD（磁気異常探知）センサーのセンサーブームは尾部にあり、胴体内引き込み式になっている。胴体内の兵装庫に魚雷や爆雷を搭載できる他、翼下のエンジン外側のパイロンにも空対艦ミサイルや対地、対潜用の各種爆弾を搭載でき、増加燃料タンクの他に”バディシステム”と呼ばれる空中給油装置を搭載しての空中給油能力を持つ。乗員は4名であり、操縦士、副操縦士兼センサー員、音響センサー員、戦術調整士となっている。座席配置は並列座席の2列配置である。

派生型としてSIGINT（信号情報収集）機型のES-3A、艦上輸送機型のUS-3Aがある（両型とも現在は退役済）。また、16機のS-3Aが電子戦に対応するためにES-3に改装された。ES-3は2009年までに全機退役予定である。

S-3には、掃除機の吸出し音のような独特のエンジン音から海軍の将兵により“フーバー”のあだ名がつけられていた（*フーバー(hoover)とは、アメリカの有名な電気掃除機のメーカーの名前、英語で"hoover"と言えば電気掃除機の事を指す）。