6月16日，距離一加3在深圳大運中心發布僅一天時間，這款極速旗艦于上午10點整在官網和京東正式發售，售價2499元。此前，一加科技CEO劉作虎就曾在微博上明確表態：“高通820造就了一個詞‘PPT手機’，但一加不會做PPT手機。”發布會上，劉作虎也再次強調一加“堅決不做PPT手機”，一加3既不會用高配版本來標榜高性能來營造虛偽的性價比，也不會發布完后遲遲不開售。此外，凡購買過一加1、一加2、一加X的老用戶在購買一加3時，還將免費獲得一加3半年碎屏保。

硬件方面，一加3采用目前市面上的頂級配置：2.2GHz的高通820處理器，三星旗艦級AMOLED 5.5英寸1080P顯示屏，6GB LPDDR4內存和64GB UFS2.0閃存，搭載DASH極速閃充，0.2s極速指紋識別，1600萬像素主攝像頭、800萬像素前置攝像頭，支持雙卡雙待、全網通/4G+網絡及volte語音通話。
一加3搭載了一項殺手級技術——DASH極速閃充。一加將全球領先的VOOC閃充核心技術與type-c接口結合，為一加3量身打造而成DASH極速閃充。一加3通過充電適配器、充電線到手機端智能IC的全定制化，實現了5V4A的低壓閃充，不僅充電功率更高，而且邊玩邊充時仍然是閃充，較之市面上只在息屏狀態下才能快充的高壓快充功能有著十分顯著的優勢。對比實驗顯示，息屏狀態下一加3前40分鐘可以充80%，充電速度比多數快充旗艦手機更快；而在觀看視頻、開車導航、玩游戲等亮屏場景中，多數手機關閉快充功能，而一加3在60分鐘就充到90%。同時一加還針對有車一族推出了DASH車載閃充充電頭。
一加3后置索尼IMX298 1600W像素主攝像頭，PDAF相位對焦僅需0.2s，息屏啟動對焦取景僅需0.9s，搭載OIS光學防抖和EIS電子防抖。索尼DTI像素隔離技術，讓色彩更加純粹，全新的Spectra 相機 ISP則讓白平衡更加準確。驍龍820的高性能680 DSP及它支持的HVX向量擴展技術為讓一加3的極速美拍表現更加出色，搭配全新的“像素精選”拍照處理技術，讓成片速度更快、畫面更精美。

一加3采用一體化金屬機身，機身尺寸為152.7*74.7*7.35mm，最薄處僅有4.9毫米，有薄荷金及冰川灰兩種顏色可選。它背面延續了一加的弧度設計，立體感更強也更加貼合掌心，搭配上正面的2.5D玻璃，讓整機看著硬朗、摸著圓潤。一加3還有五款個性化手機后蓋可隨意搭配，分別是砂巖黑，芳綸纖維，竹質，酸枝和黑杏。