В конце 1955 года компания Dassault решила на основе опытного самолета MD.550 Mirage построить прототип истребителя аналогичной схемы с треугольным крылом и одним мощным турбореактивным двигателем SNECMA Atar 101G1. Получившийся в результате самолет Dassault Mirage III cовершил свой первый полет в ноябре 1956 года. Во многих отношениях самолет Mirage III представлял собой новую конструкцию, хотя и сходную в основных чертах с прежними проектами. Его взлетный вес увеличился почти на 30%. Фюзеляж был выполнен с учетом правила площадей. Предусматривалась возможность установки радиолокатора.

На прототипе стояли простые нерегулируемые воздухозаборники с системой отвода пограничного слоя. С этими воздухозаборниками самолет достиг скорости M=1,52. Позже на самолет установили подвижные полуконусы с ручным управлением и турбореактивный двигатель SNECMA Atar 101G2 тягой 4490кгс, что позволило повысить максимальную скорость до M=1,65.

В мае 1958 года в воздух поднялся вариант Mirage IIIA с новым турбореактивным двигателем Atar-9C. Для установки форсажной камеры фюзеляж самолета пришлось удлинить, а для сохранения центровки немного увеличить размах крыла. Для увеличения устойчивости крылу придали коническую крутку. В октябре 1958 года самолет Mirage IIIA первым из европейских турбореактивных самолетов достиг скорости М=2 в горизонтальном полете.

Самолет создан по схеме "бесхвостка" с низкорасположенным треугольным крылом с углом стреловидности по передней кромке 61°. Расположенная в передней части фюзеляжа одноместная кабина оборудована катапультируемым креслом RM4, позволяющим летчику покидать самолет на земле при скорости около 170км/ч. Для улучшения разгонных характеристик самолет может оснащаться ракетным ускорителем, размещаемым под фюзеляжем. Бортовое радиоэлектронное оборудование и вооружение самолетов зависит от их модификации, стандартное встроенное вооружение самолета состоит из двух 30-мм пушек DEFA. Серийное производство истребителя Mirage IIIA было начато в октябре 1960 года.

Первым серийным вариантом высотного истребителя-перехватчика, оборудованного РЛС Thomson CSF Cyrano, стал Mirage IIIC, первый из которых взлетел в октябре 1960 года. В связи с размещением обтекателя РЛС немного увеличилась длина фюзеляжа. РЛС Cyrano обеспечивала подсветку цели для использования ракет Matra R.511 с полуактивной радиолокационной головкой самонаведения. Возможно было использование ракет Nord 5103 с радиокомандным управлением и американских ракет ближнего действия Sidewinder AIM-9 с тепловой головкой самонаведения. Обычно перехватчик нес одну ракету R.511 под фюзеляжем и два дополнительных топливных бака либо две ракеты Sidewinder под крылом. Позже на самолет установили еще два пилона для ракет малого радиуса действия.

Самолеты Mirage IIIC оснащались турбореактивными двигателями Atar 9B3 с тягой на форсаже 6000кгс. В качестве дополнительной силовой установки использовался жидкостный ракетный двигатель SEPR.844 тягой 1680кгс, который устанавливался вместо дополнительного топливного бака в фюзеляже.

Самолет поступал на вооружение и в роли истребителя-бомбардировщика без ракетного ускорителя, но с увеличенным запасом топлива. Подфюзеляжный киль заменил выступающую часть ускорителя, а позже был заменен тормозным гаком, предназначенным для аварийного торможения. Самолет мог нести две 453-кг бомбы или неуправляемые ракеты. С 1985 года самолеты Mirage IIIC ВВС Франции начали заменяться самолетами Mirage F.1.

Mirage IIIB представляет собой двухместный учебно-боевой истребитель. Фюзеляж самолете удлинен. Размещение второго пилота привело к сокращению отсека радиоэлектронного оборудования и привело к снятию с самолета РЛС и встроенной пушки. Хотя Mirage IIIB способен нести вооружение на внешней подвеске, в ВВС Франции эти учебно-тренировочные самолеты использовались без вооружения. Самолет разрабатывался параллельно с Mirage IIIC и впервые полетел в октябре 1959 года. Серийное производство самолета было начато в 1962 году.

В 1966 году была выпущена модернизированная версия самолета, получившая обозначение Mirage IIID с двигателем Atar 9С-3. Этот самолет в основном поставлялся на экспорт и мог использоваться как учебный или ударный истребитель.

Программа Mirage оказалась чрезвычайно успешной и продолжалась в течении 40 лет. На базе многоцелевого истребителя был разработан более тяжелый вариант Mirage IIIE - истребитель-бомбардировщик с удлиненным фюзеляжем, реактивным двигателем Atar 9С-3 и увеличенным запасом топлива. Эта модель впервые поднялась в воздух в апреле 1961 года. Удлиненная носовая часть позволила поставить кабину перед воздухозаборниками и улучшить обзор в стороны и вниз. Кроме встроенных пушек для нанесения ударов по наземным объектам под консолями крыла подвешиваются две бомбы калибра 1000 фунтов или две бомбы и одна управляемая ракета AS-30 класса "воздух-земля". Этот самолет может быть носителем ядерных бомб AN-52 мощностью 15кт. Для поражения воздушных целей самолет может нести две управляемые ракеты Matra R.530 или R.550 и две ракеты AIM-9 Sidewinder.

Для обеспечении возможности работы по наземным объектам самолет оснастили новой РЛС Thomson CSF Cyrano II. Самолет имел довольно сложное по тем временам навигационное оборудование. Но скорость и скороподъемность более тяжелой машины несколько снизилась. Экспортные модификации самолета отличались составом оборудования.

На базе многоцелевого истребителя Mirage IIIE фирмой Dassault был создан фронтовой разведчик Mirage IIIR. Вместо бортовой РЛС в носовой части фюзеляжа установлено пять аэрофотоаппаратов, обеспечивающих ведение аэрофоторазведки с малых, средних и больших высот, а также в ночных условиях. Первый самолет поступил на вооружение ВВС Франции в 1961 году. Разведчик Mirage IIIRD получил улучшенную доплеровскую навигационную систему, гиростабилизированный оптический прицел, более совершенные аэрофотоаппараты и систему инфракрасного обнаружения Cyclope. Всего было построено 1422 самолета семейства Mirage III.