Nach zwei Starts mit Prototypen der Atlas-​Centaur Rakete 1962 und 1963 wurde das Trägersystem einem Redesign unterzogen. Bereits nach dem mißglückten Jungfernflug war die Centaur A weitreichend umkonstruiert worden, die Centaur B entstand. Aufbauend auf den Erfahrungen der AC-​2  Mission wurde die Centaur-​Stufe weiter verbessert. Unterdessen war die Verantwortung für das Projekt vom MSFC zum Lewis Space Flight Center übergegangen. Die Atlas-​Grundstufen für die folgende Kleinserie von drei Atlas LV-​3 C Centaur stammten weiter aus der regulären Produktion von Atlas-​D Interkontinentalraketen. Ausgewählte Exemplare wurden an die besonderen Bedürfnisse von USAF oder NASA angepaßt, erhielten namentlich einen Stufenadapter zur Aufnahme einer Oberstufe. Ausgerüstet mit einer Centaur-​Oberstufe entstand so die als LV-​3 C bezeichnete Variante. Nach umfangreichen Testläufen war es den NASA Technikern gelungen, grundsätzlich den Umgang der kryogenen Treibstoffe für die Centaur zu beherrschen. Die zwei Triebwerke waren hydraulisch schwenkbar ausgeführt für eine wirksame Steuerung um alle drei Achsen. Während der antriebslosen Flugpase vor der Wiederzündung übernahmen kleine Peroxid-​Düsen die Stabilisierung und sorgten für die minimale zum Restart erforderliche Beschleunigung. Die Atlas LV-​3 C Stufe entsprach bis auf wenige Anpassungen der LV-​3 A, die zusammen mit der Agena-​Oberstufe eingesetzte wurde. Allerdings kam ein anderer Stufenadapter zum Einsatz, da die Centaur einen größeren Durchmesser als die Agena aufwies. Die Atlas LV-​3 C wurde von einem Autopiloten gesteuert, der unmittelbar nach dem Start ein Rollmanöver für den korrekten Startazimuth einleitete. Zur Umsetzung der Steuerkommandos konnten die Boostertriebwerke geschwenkt werden, was eine Kontrolle der Rakete um alle drei Achsen ermöglichte. In der weiteren Flugphase unter dem Schub des Marschtriebwerks stabilisierte das schwenkbare Haupttriebwerk die Rakete um Nick– und Gierachse, während die Vernier-​Triebwerke die Rollkontrolle übernahmen. Die Stufentrennung erfolgte durch die Zündung von Pyroladungen am Stufenadapter und anschließend von 8 kleinen Retrotriebwerken am Heck der Atlas-​Rakete. Die Nutzlastverkleidung bestand im wesentlichen aus einer Glasfaser-​Wabenkonstruktion und Leichtmetall-​Halbschalen. Von den drei Starts der Atlas LV-​3 C Centaur Raketenkombination war keiner ein voller Erfolg, beim ersten Start schaltete sich der Centaur Antrieb vorzeitig ab, als die Hydraulik für die Triebwerksauslenkung versagte. Bei AC-​4  mißlang die Wiederzündung der Centaur, da man, um Treibstoff zu sparen, den Schub der Hilfstriebwerke reduziert hatte. Zu weit, wie sich zeigte. Und AC-​5  explodierte Sekundenbruchteile nach dem Start.