韶山3型电力机车的设计布局颇具特色，它采用双侧内走廊的设计，为司机提供充足的活动空间。两头各设有一个独立的司机室，确保了驾驶操作的便利性和安全性。机车顶部的设计尤为独特，两端各装备了一台单臂式受电弓，用于高效地从接触网上获取电力。车顶中央则安装有一台主断路器，控制着电力的供应和分配。
车体结构方面，韶山3型机车采用了整体承载式设计，强化了车身的稳定性和强度。行走部分由两台构架采用“目”字形结构的转向架支撑，这些转向架使用独立悬挂弹性定位拉杆式轴箱，一系悬挂系统配备圆形弹簧和垂直液压减振器，以确保在行驶过程中能够有效减震。二系悬挂则由金属夹层橡胶堆、摩擦减震器和横向液压减振器联合提供更精细的减震效果。
制动系统采用单元制动器，为机车提供基础制动保障。在机车中部，安装有变压器和整流装置，由两台变流装置组成，它们由六台电动机构成并联支路，以驱动ZQ800-1型四极串励脉流牵引电动机，提供强大的牵引力。此外，韶山3型电力机车还采用了电空制动机，兼顾了效率与控制的双重需求。
SS3型电力机车是我国第二代（级间相控调压、交直传动）客货用电力机车。该型机车是在吸收了SS1、SS2型电力机车成熟经验，由株机厂和株洲所共同研制，并于 1978年底试制出厂。