1970年10月，地地导弹定型委员会研究了东风三号总体、发动机、控制系统、地面设备等四个分系统的定型问题。1975年3月，地地导弹二级定型委员会认为东风三号已达到定型标准，具备了地地战略武器定型的条件，可以批准定型。并将这一次决定上报一级定型委员会。8月4日，国务院、中央军委批准东风三号导弹核武器定型。东风三号导弹定型后，国防科委和战略导弹部队陆续在华北导弹试验基地组织进行了《战斗射表》考核试验以及对成批生产的导弹武器系统进行抽样检验和改进型核装置、引爆控制系统的两弹结合“冷”试验等。通过这些试验，进一步完善了中程地地导弹武器系统。
东风三号虽然定型，但发动机的可靠性问题始终没有得到根本解决。为了提高发动机可靠性，1980年12月，国务院、中央军委下达了东风三号导弹改型(东风三号甲)的任务，并确定飞行试验结合部队发射训练进行。1982年，一院总体设计部提出了YF-2B发动机的研制任务书。它是在YF-2发动机的基础上挖潜、改进的一个型号，保持原系统结构不变，只对生产中某些不完善的地方和遗留的某些技术问题进行了适应性修改。
为解决高强度铝合金焊接过烧问题，氧化剂断流活门壳体改为整体机械加工成型方案;为避免单向活门装反事故，活门进出口分别采用左、右旋螺纹;根据推力室生产工艺需要，为保证质量，改变了局部配合尺寸或公差要求;为解决漏火问题，燃气发生器与涡轮联接方式从螺栓连接改为焊接形式。由于对这些改变和产品批次性差异给发动机性能带来的影响认识不足，致使1984年10月27日和11月16日两枚飞行试验弹因推进剂混合比偏低，燃料耗尽未能达到预期飞行试验目的。
故障发生后，研制人员进行了认真分析。对设计状态、工艺过程以及试验条件逐项地进行了审查;在完善与稳定试验条件的基础上进行了故障复现及分离试验(包括主要组件及系统的液流试验及热试车);通过对历次试验结果的对比分折，重新审定了技术状态，对调整计算进行了相应修正;最后，又进行了11次性能及抽检地面试车，取得了满意的结果后交付装弹。
1985年12月27日和1986年1月13日，经过改进的第三、第四枚导弹飞行试验取得圆满成功，发动机性能稳定，工作可靠，达到了设计要求。东风三号甲地面设备也作了较大精简、改进，提高了武器系统的机动性能。1988年8月，国务院、中央军委批准东风三号甲导弹及其地面设备定型。
东风三号不仅是有重大军事使用价值的战略武器，而且它的研制过程中取得的许多重大技术突破为以后的型号研制奠定了基础。用于东风三号的石墨舵、发动机、可储存推进剂与材料相容性研究、等离子喷涂、钎焊及铝合金结构化铣工艺等10项研究成果，获得全国科学大会奖。从东风三号导弹全程试验开始进行的全弹道测量，使导弹试验由单一场区发展到多场区联合试验的阶段，为以后多基地协同试验，积累了组织指挥、技术协调、跟踪测量等方面的重要经验。东风三号导弹的研制成功，是中国液体弹道导弹技术走向成熟的一个重要标志，是中国地地导弹发展历程中的一个里程碑，为研制远程、洲际战略导弹打下了基础。
