Разработку прицела-прибора наблюдения с тепловизионным каналом для танков "Леопард" и БМП '"Мардер" вела с 1978 года фирма "Карл Цейсе" совместно с американской "Текас Инструмент". Для ПТРК "Милан" также ввели тепловизионный прицел англо-франко-германской разработки "Мира- 2", устанавливаемый сверху обычного. В результате по своим боевым свойствам эта машина максимально приблизилась к БМП второго поколения.
В 1987 году была принята программа модернизации бронетанкового вооружения бундесвера. В ее рамках началось доведение БМП "Мардер" А1 и А2 до уровня A3, предусматривающего прежде всего существенное усиление бронезащиты. Поскольку к тому моменту уже было принято решение о разработке принципиально новой БМП "Мардер" 2, модификации существующей "Мардер" стали обозначать 1А1, 1А2 и 1A3.
Корпус и башня "Мардер" 1A3 усилены дополнительными бронепанелями, установленными на болтах. Вместе с основной броней они создают разнесенную конструкцию, причем нижний лобовой лист корпуса до половины высоты имеет "трехслойное" бронирование. В результате БМП получила круговую защиту от снарядов советских 30-мм автоматических пушек типа 2А42 (БМП-2 и БМП-3, вертолеты Ми-24П и Ми-28), лобовая часть корпуса и башни — от снарядов более крупных калибров, а крыша — от поражающих элементов кассетных боеприпасов. Крышка люка места позади механика-водителя выполнена заподлицо с бронепанелью, прибор наблюдения запасного места исключен. Воздушная прослойка между дополнительными бронепанелями и крышей МТО, а также бронекожухи над верхними кормовыми жалюзи вентиляторов способствуют снижению температуры и маскировке от тепловизионных приборов наблюдения противника. Дополнительно усилена и кормовая дверь-аппарель.
Спаренный пулемет перенесен на левую сторону башни — его бронированный кожух укреплен на бывшем месте прожектора. В результате упростилась система подачи боеприпасов и улучшились условия работы командира машины. Модернизированы тепловизионный прицел, приборы наблюдения командира и наводчика, ПНВ механика-водителя. Вместо ПТРК "Милан" может использоваться "Милан-2" с усиленной БЧ калибра 116 мм или "Милан-2Т" с тандемной БЧ.
Вдоль бортов укреплены трехсекционные ящики ЗИП, создающие дополнительную защиту, но перекрывающие бортовые амбразуры — по оценке специалистов, невысокая эффективность этих амбразур не компенсирует ослабления ими бронезащиты. В крыше десантного отделения вместо прежних пяти имеется три больших люка с откидными крышками и дугообразными поручнями. Оба антенных ввода радиостанции перенесены в корму. Масса "Мардер" 1A3 возросла до 33,5 т, что считается пределом для данного шасси и двигателя без заметного снижения подвижности. Соответственно изменению веса и бронирования изменены система охлаждения двигателя, бортовые редукторы и двухдисковые тормоза механизма поворота. Максимальная скорость движения уменьшилась до 65 км/ч.
Модернизацию проводили фирмы "Тиссен-Хеншель" и "KUKA". К 1993 году планировалось переделать 848 машин, остальные—до 1998 года. Эксплуатация "Мардер" 1A3 предполагалась до принятия на вооружение "Мардер" 2.