Nach dem Abschluß einiger Studien zu möglichen Weiterentwicklungen der Ariane-​Rakete beschloß die ESA 1980 die Aufnahme konkreter Entwicklungsarbeiten für zwei neue Varianten, die Ariane 2 und Ariane 3. Zur Erhöhung der Nutzlastkapazität wurden in der Erst– und Zweitstufe der Brennkammerdruck erhöht. Außerdem vergrößerte man den Treibstoffvorrat der Erststufe L140. Daraus resultierte die neue Bezeichnung L140 B bzw. L145, wobei die Zahl für die Treibstoffmasse in Tonnen steht. Erst– und Zweitstufentriebwerk wurden von reinem UDMH auf UH25, einem Gemisch aus 75% UDMH und 25% Hydrazinhydrat, umgestellt. Auch bei der kryogenen Drittstufe wurde zur Verlängerung der Brenndauer der Treibstoffvorrat vergrößert, was sich in der neuen Bezeichnung H10 (statt bisher H8) niederschlug. Ferner wurden das Drittstufentriebwerk mit einer längeren Düse ausgestattet und der Brennkammerdruck von 30 auf 35 bar erhöht. Die Variante ohne Feststoffbooster erhielt die Bezeichnung Ariane 2. Noch vor ihrem Erstflug startete aber bereits die Ariane 3 mit zwei zusätzlichen Boostern. Eine modifizierte Doppelstart-​Struktur SYLDA erlaubte in Verbindung mit einer größeren Nutzlastverkleidung nun den Transport von zwei Satelliten mit einem Gewicht von je etwa 1.200 kg auf geostationäre Übergangsbahnen. Ab 1988 wurde die Ariane 3 ebenso wie die Ariane 2 allmählich von der Ariane 4 abgelöst und absolvierte im Juli 1989 ihren letzten Flug.