На дирижабле были установлены 2 мотора «Даймлер» мощностью по 85 л. с. В кормовой части имелись 4 горизонтальных стабилизатора, по 2 с обеих сторон корпуса, длиной 13 м и площадью около 30 кв. м каждый. Они представляли собой алюминиевый каркас, обтянутый полотном. Между стабилизаторами находились рули направления, по 3 с каждой стороны корпуса. Управлять рулями можно было независимо. Конструкция рулей аналогична конструкции стабилизаторов. Для управления дирижаблем в вертикальной плоскости вместо подвижного груза были предусмотрены 4 руля высоты, установленные внизу, по обеим сторонам корпуса, в его носовой и кормовой частях. Каждый руль состоял из четырех параллельных плоскостей общей площадью 22 кв. м. Передними и задними рулями можно было управлять независимо. Наличие стабилизаторов значительно увеличивало устойчивость дирижабля в полете, а расположение рулей высоты оказалось очень удачным в том отношении, что позволяло в течение нескольких секунд (без перемещения груза, как это было у LZ-1, а исключительно динамическим путем) поворотом рулей высоты поднимать или опускать нос дирижабля на 10–15°. Что же касается рулей направления, находившихся между стабилизаторами, то они действовали неудовлетворительно, поэтому при всех последующих изменениях и усовершенствованиях, которые вводил в свои новые корабли граф Цеппелин, он уделял очень большое внимание вопросу о размещении рулей направления.
Поперечное сечение LZ-3 — многоугольник с 16 сторонами. Отсеков, так же, как и у LZ-1, было 17. Две алюминиевые гондолы соединялись между собой посредством алюминиевого мостика, проходившего внутри треугольной фермы. Гондолы помещались в специальных местах, оставленных на платформе, находившейся под каркасом. Длина каждой гондолы — 8 м, ширина — 1,3 м, высота — 1,4 м. Гондолы располагались на расстоянии 2 м от каркаса.
Двигатели приводили в движение 4 трехлопастных винта диаметром 3 м, с 900-1000 об/с; передача от моторов — посредством конических зубчатых колес. Гондолы соединялись трапом, проходившим внутри фермы треугольного поперечного сечения, жестко скрепленной с каркасом. Между гондолами имелось устройство в виде рельсов, по которым, управляя из гондолы, с помощью металлических тросов можно было передвигать тележку с грузом. Однако этот подвижный груз служил не для управления дирижаблем в вертикальной плоскости, а лишь для его уравновешивания. Дирижабль мог брать с собой запас горючего 2500 кг, что обеспечивало ему продолжительность полета в течение 41 часа. В полетах была достигнута максимальная скорость 39,6 км/ч. Полезная нагрузка составляла 2000 кг.
С этим кораблем к графу пришел долгожданный успех. В сентябре 1907 года LZ-3 смог продержаться в воздухе целых 8 часов. Это послужило основанием для того, чтобы детищем Цеппелина заинтересовались военные, до тех пор дистанцировавшиеся от экспериментов графа. 15 декабря 1907 года буря, бушевавшая на Боденском озере, разрушила понтоны, на которых стоял плавучий эллинг. Он оказался полузатопленным, а находившийся в нем дирижабль получил серьезные повреждения.
Несмотря на это происшествие, военные были полны оптимизма и вскоре передали Цеппелину тактико-технические требования на разработку и изготовление дирижабля, в которых оговаривались следующие условия: продолжительность полета 24 часа, дальность полета не менее 700 км, корабль должен был долететь до выбранной цели и вернуться на свой аэродром. Для того чтобы соблюсти эти требования, скорость корабля должна была составлять 65 км/ч.
LZ-3 не мог выполнить таких условий, и Цеппелин решил построить больший по объему (15 000 куб. м) LZ-4 длиной 136 м и диаметром 13 м. Кроме двух рулей направления, установленных между кормовыми горизонтальными стабилизаторами, непосредственно в кормовой части корпуса располагался третий руль направления. Рули высоты остались такими же, как на LZ-3. Для резервного экипажа и пассажиров, в средней части коридора, соединявшего гондолы, была устроена специальная каюта, а на верхнюю часть корпуса вела матерчатая труба-шахта. Дирижабль получил 2 мотора «Даймлер» по 105 л. с. и был оснащен некоторым новым оборудованием. Дирижабль развивал скорость 48,6 км/ч. Полезная нагрузка составляла 3550 кг.
Теперь Цеппелин работал в более благоприятных условиях. В апреле 1907 года по ходатайству военных рейхстаг выделил ему помощь в размере 400 000 марок на строительство нового ангара, а в октябре добавил к этой сумме еще 1 150 000 марок. Хотя теперь дело графа стало инструментом уничтожения, необходимо отдать должное той одержимости, с которой этот человек претворял в жизнь свои мечты.