与此同时，1971 年萨拉托加号航母（CVA-60）巡游地中海期间，进行了攻击航母向多用途航母转型的一系列演练，在舰上部署了反潜直升机中队和装备 S-2E 的 VS-28 中队。在和第六舰队进行了 4 个月的系统合练后，萨拉托加号前往百慕大加入第二舰队，对舰载机联队内混编反潜机实施进一步评估。尚未退役的大黄蜂号航母（CVS-18）也在 CVS-54G 大队中编入若干战术飞机，进行类似验证。这些研究取得了良好的效果，可以说只待 S-3 的装备了。
第一架 YS-3A 原型机 157992 1972 年 1 月 21 日首飞成功
1972 年 1 月 21 日，第一架 YS-3A 原型机在洛克希德试飞员约翰•克里斯滕森（John Christiansen）和莱尔•西弗（Lyle Scheafer）的驾驶下进行了首飞。试飞取得了圆满成功，1972 年 4 月迅速获得了海军对生产型 S-3A 的订单，订购首批 13 架 S-3A 的合同价值 1.028 亿美元，平均采购单价以当时美元币值计近 800 万美元。1973 年 11 月开始进行航母上舰资格认证，11 月 26 日在停泊于弗吉尼亚湾内的福莱斯特号航母上完成了第一次着陆，随后总计完成了 58 次完整的舰上着陆和 144 次一触即起动作。S-3A 此时已经获得了“维京”的正式称谓。1974 年 2 月 20 日，S-3A 开始装备驻加州圣迭戈北岛海军航空站的 VS-21 训练中队，多用途航母的概念正式付诸实施，随后 VS-29 训练中队也开始装备 S-3A。1978 年 7 月，约翰•肯尼迪号航母（CV-67）在诺福克基地搭载 VS-21 中队，成为首个使用 S-3A 执行战斗巡逻任务的单位。从整个研制过程来看，S-3 从下达研制合同到正式服役只花了 9 年时间，对于一种技术含量非常高、性能跨越相当大的作战飞机而言显得十分难能可贵。能够取得这样的成绩，一方面是需求十分紧迫，另一方面也得益于美国海军吸取了空军用高学费换取的经验教训，采取了切实有效的项目管理措施。
YS-3A 157995 在帕图森河海军试飞中心试飞，该机后来成为 US-3A 原型机
Dark Knight
S-3 的基本布局
S-3A 是一种非常紧凑的飞机，被设计成一种高效运载平台。该机采用上单翼常规气动布局和翼下发动机吊舱，怎么看都像普通的民用航空器，显得平淡无奇。S-3 安装的是 GE TF34-400 型涡扇发动机，全长 2.54 米（100 英寸），最大直径 1.33 米（52.4 英寸）采用固定喷嘴，推力为 41.3 千牛（4,210 千克/9,275 磅），是 A-10 使用的 TF34 的衍生型。TF34 具有充沛的动力和良好的燃料经济性，对于 S-3 和 A-10 来说都是非常适宜。持续输出功率为 7,513 磅，中间推力能将 8,159 磅维持 30 分钟，极限状态下还可提供 5 分钟的 9,275 磅推力。其加速性较好，能在 3.5 秒内由进场状态加速到 95%推力以保证复飞，这一点对于舰载机来说是一项攸关事故率的关键技术指标。A-10 是一种用于近距支援的强击机，在野战条件下非常强调各系统的可靠性、可维修性和抗损性，这也是舰载机航空发动机的基本要求，因此 TF34 的采用显得十分顺理成章。不过陆上飞机和舰载机的工作环境毕竟有显著区别，高湿度、高盐分、高腐蚀性的严苛工作条件要求针对舰上使用进行专门的优化，否则非但将无法正常工作，甚至会造成重大的安全隐患。这样的例子并不鲜见，是每一种飞机上舰所必需周密考虑的问题。航母搭载的舰载机联队编制是高度紧凑的，对出勤率有相当严苛的要求。对于反潜机这样的装备，一旦因发动机可靠性之类的维护问题被迫趴窝，造成的就决不仅仅是打击力的贬损，而是反潜防御圈的重大缺口与漏洞。S-3A 早期生产型采用的 TF34-2 型引擎在满足推力要求的同时（推力基本相当，为 41.2 千牛/4,200 千克），就存在可靠性不足的问题。
GE TF34-400A 型涡扇发动机
TF34 结构图
S-3A 不是第一种采用翼下发动机吊舱布局的喷气式舰载机，20 世纪 50 年代初的道格拉斯 A3D“空中战士”（Skywarrior）就采用了这种结构，而且两者的外观颇为相似，只是重达 70,000 磅的 A3D 尺寸要大得多。翼下发动机吊舱在 40 年代到 50 年代的军用机上一度非常流行，其便于维护的特点对于舰载机而言具有得天独厚的优势，还能为发动机提供较为良好的工作条件。不过，翼下发动机吊舱在简化机身结构的同时却会增加机翼的复杂性和结构重量，并且占用相当的翼下有效空间，对于外挂武器多有不便。当然，由于大幅度腾空了机内有效空间，外挂物完全可以集中挂载在内部武器舱内，两相权衡还能抵消翼下发动机吊舱产生的额外阻力。翼下发动机吊舱的另一个问题是对地勤人员安全作业有一定负面影响，进气道长度短而截面积大，悬挂高度又和地勤人员甲板站姿作业位置相当，但至少比起飞速转动的螺旋桨来说已经大为改善了。
A3D“空中战士”舰载重型攻击机
为了适应喷气式舰载机的起飞，航母甲板上安装有偏流板，防止发动机喷出的高温尾流造成人员伤亡和器材损坏。翼下发动机吊舱的间距必须要考虑到偏流板的幅度，否则即使竖起偏流板也不足以提供可靠的保护。同时由于翼下发动机吊舱相距较远，单发飞行时会产生很明显的偏航倾向，需要在垂直安定面和方向舵上采取措施，以便在需要时抵消偏航倾向。翼下发动机吊舱需要吊挂在机翼内侧固定段，发动机吊舱相距过远不但会产生更大的偏航力矩，还会使机翼外侧折叠段长度不足，大幅度增加停机占地面积。当然好处是固定段到翼根能安置尺寸更大的整体油箱，扩大续航距离。更靠近机身的发动机吊舱布置必须考虑附面层吸入的问题，还可能干扰起落架的正常收放，增加舱内噪音水平，降低长时间留空任务的舒适性，所有这些都需要在飞机总体设计过程中加以通盘考虑。
S-3 巨大的垂尾就考虑了用来补偿单发时的偏航力矩
航母飞行甲板、机库和升降机面积相当有限，为了节省占地面积，S-3A 的外翼段采用了液压折叠设计，并且两侧折叠线是非对称的，使之在收起后能相互交错，尽可能扩大可折叠的外翼段翼展。机翼不折叠时，S-3A 翼展达到 20.93 米（68 英尺 8 英寸），折叠后仅有 8.99 米（29 英尺 6 英寸），减少了一半多。“维京”机内所有的燃料都储存于机翼内侧固定段，从而腾出机身有效容积用于布置大量航空电子设备和内部武器舱。机身背部两个中央油箱左右容积各 176.5 加仑，加上两侧翼根油箱的各 790 加仑，总计达到 1,933 加仑。垂直尾翼也装有铰链，可以向左侧倾倒，使 S-3A 在拥有足够的横向飞行稳定性的同时，满足航母机库对净空高度的严格要求。不折叠时全机高 6.93 米（22 英尺 9 英寸），折叠后只有 4.65 米（15 英尺 3 英寸），大约降低了 1/3。实际上，即便垂尾不折叠 S-3 也能满足福莱斯特级 7.8 米的机库净高，但当时仍在役的 3 艘中途岛级航母（中途岛号、突击者号、珊瑚海号）的机库高度只有 5.33 米，上述设计主要是为满足该级的装舰要求。