Handelte es sich bei den ersten zum Start von Satelliten eingesetzten Atlas Raketen noch um mehr oder weniger unveränderte Interkontinentalraketen, die individuell an ihre neue Aufgabe angepaßt werden mußten, erkannten USAF und NASA schon bald den Bedarf eines standardisierten Basismodells. Vor allem mit der Einführung der Agena Oberstufe und den damit verbundenen größeren Stückzahlen gleichartiger Raketen machte das Sinn. 1964 wurde eine neue Standardgrundstufe für die Atlas eingeführt. Die SLV-​3  verwendete im Unterschied zur LV-​3  den schubstärkeren MA-​5  Antrieb. Dieser zeichnete sich durch getrennte Turbopumpen für Start– und Marschtriebwerk aus, was der Leistung zugute kam. Überwiegend wurde die SLV-​3  als Grundstufe für die Agena-​B und Agena-​D eingesetzt. Ein einzelnes Exemplar wurde 1968 aber auch mit der Burner II Oberstufe ausgestattet, die zu diesem Zeitpunkt schon einige erfolgreiche Starts in Kombination mit der Thor Grundstufe absolviert hatte. Die Stufe verfügte über ein Thiokol Feststofftriebwerk, das aus dem Landetriebwerk der Surveyor Mondlandesonden abgeleitet worden war. Boeing konstruierte darum eine hochmoderne Stufe, die eine 3-​Achsen-​Stabilisierung und ein autonomes Steuerungssystem erhielt. Der einzige Einsatz dieser Raketenkombination scheiterte, als sich die Nutzlastverkleidung, unter der 13 Satelliten untergebracht waren, nicht löste. Später flog die Burner II aber doch noch erfolgreich auf einer umgerüsteten Atlas E/F Interkontinentalrakete.