XASM-3は、従来の国産対艦誘導弾と比較して大幅に性能を向上させることで迎撃されない確率を高めて、防空能力が大幅に向上しつつある敵艦艇をより確実に撃破出来るよう計画された。F-2戦闘機で運用する事を前提に開発されている。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
最大の特徴は推進方式に固体燃料ロケットブースターとラムジェットエンジンを組み合わせた固体ロケット・ラムジェット統合推進システム（インテグラル・ロケット・ラムジェット、IRR）を採用したことで、これによりマッハ3以上の超音速飛行が可能になり敵の迎撃可能時間を減少させることが出来るようになっている。

また、ステルス性を考慮した弾体形状にすることで被探知性を低下させ、アクティブ・レーダー・ホーミング方式とパッシブ・レーダー・ホーミング方式の複合シーカー方式を採用しECCM能力を向上させることで、敵艦艇をより確実に撃破出来るようになっている。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　さらに敵艦艇の艦対空ミサイルより長射程化させ敵の射程外から誘導弾を発射できるようにすることで、発射母機の安全性が高まっている。　　　　　　　　　　　　　　　
当初は赤外線画像、アクティブレーダー、パッシブレーダーの3方式の併用を予定していたが、赤外線画像誘導に関しては、これを省いても命中率・破壊力は大差ないと見られたことから、開発経費削減のため削除された。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　これにより開発経費が10%程度削減されたとされる。2002年時点では、XASM-3は旧式化したASM-1のみを置き換えるものとし、誘導方式が異なる（赤外線画像方式を採用する）ASM-2と併用し、対妨害性を確保すると謳って、開発が検討されていたが[4]、2009年時点ではASM-2の後継ともされている。