David Brown savait que "la course améliore la réputation", et peu après avoir acheté Aston Martin, il a fait appel à Eberan von Eberhorst, célèbre membre d'Auto Union, pour développer une voiture de course sportive utilisant des pièces DB2. Le résultat fut la DB3, qui fut lancée en 1951 sous la direction du célèbre chef d'équipe John Wyer. Elle était motorisée par un moteur de DB2 Vantage de 2.6 litres produisant 133 ch, équipée de triple carburateurs Weber. La DB3 n'ayant pas vraiment eu de succès avec le 6 cylindres de 2.6 litres, un moteur plus gros de 2,9 L, produisant 163 ch (122 kW), fut essayé en juin 1952. Un très bon résultat à Silverstone en 1952 dans la course de voitures de sport de série avec une 2e (Reg Parnell), une 3e (George Abecassis) et une 4e (Lance Macklin) place derrière une Jaguar de type C a finalement récompensé les efforts d'Aston Martin.

En 1953, une DB3 pilotée par Parnell/Abecassis s'est classée 2ème aux 12 Heures de Sebring, la course d'ouverture du Championnat du monde des voitures de sport, derrière une Cunningham CR4. Lors des Mille Miglia, seconde manche du championnat, Reg Parnell est parvenu à mener une DB3 à la 5e place, soit le meilleur résultat jamais obtenu par une voiture britannique dans la célèbre épreuve italienne. La voiture fut ensuite remplacée par la DB3S.

Au total, 10 DB3 ont été fabriqués entre 1951 et 1953, avec des numéros de châssis de DB3/1 à DB3/10. Les voitures 1 à 5 sont utilisées comme voitures d'usine et les voitures 6 à 10 sont vendues comme voitures clients.

La DB3 fut la première d'une belle lignée de sportive destinée à la compétition, qui aboutira à la DBR1 et à une victoire aux 24 Heures du Mans. Elle est très importante dans l'histoire d'Aston Martin, demeurant comme la toute première voiture de compétition d'après-guerre spécialement conçue à cet effet.