于1990年代，酬载卫星的重量持续上升，三角洲二号运载火箭显然无法发射未来更重的卫星，三角洲火箭相对上为较复杂的火箭，设计方向应能有弹性的调整酬载量和降低研发成本，而非降低单次发射费用。波音公司认为需要增加酬载容积，更具竞争力的价格及缩短整备时间才能维持现有市场。
于1998年8月27日在卡纳维尔角空军基地的首次发射失败起因于自三角洲二号运载火箭所修改的软件在第一节飞行时无法导航，控制火箭的液体耗尽后，火箭失去控制亦被销毁，星系（Galaxy）X卫星（休兹（Hughes） HS601 HP型）也坠入大西洋中。
于1999年5月4日在卡纳维尔角的第二次发射依旧失败，是因第二节引擎的压力不正常并导致破裂，在未到达预定轨道时就停止推进，猎户座（Orion）3卫星（休兹 HS601型）则被送至无用的轨道。
于2000年8月23日进行第三次发射，酬载卫星为DM-F3卫星，为一枚模拟HS601通讯卫星的酬载物，也放置了多个感应器以监测火箭异状，最后轨稍微降低（由26，000公里降至20，600公里），但仍算成功。然而，各项综合因素也结束了三角洲三号运载火箭的商业火箭市场，多数客户对于连续两次失败没有信心，三角洲四号运载火箭的出现也确定此次为三角洲三号运载火箭的最后一次发射。