幻影III作爲以色列空軍（IAF）的主力飛機在第三次中東戰爭（六日戰爭）期間表現出色，基于其當時的成就，幻影系列的鼎盛時期開始了。

從 1950 年 6 月爆發的朝鮮戰爭開始噴氣式飛機之間的戰鬥時代正式開始。各大航空先進國家通過查看朝鮮戰爭期間戰鬥機之間的作戰表現來預測未來的空戰格局，法國國防部也分析了朝鮮戰爭期間的空戰格局，在看導米格15的性能後，就預言輕型快速戰鬥機將是未來戰爭的主流。美國、意大利、英國、法國也預測後掠翼輕型噴氣機將成爲未來航空力量的核心，相應地，四個航空先進國家先後輕型噴氣戰機進行研究。此外，冷戰的加劇也增加了對輕型超音速攔截機的需求。

隨著蘇聯正在研制一種能夠運載核武器的遠程轟炸機的謠言開始流傳，法國政府發布下一代戰鬥機攔截要求。法國國防部需要一種輕型全天候戰鬥機，能夠在六分鍾內爬升至 18000 米高度，並在海平面飛行時達到 1.3 馬赫。因此，法國的達索航空、南方航空公司和西南航空公司參與並提交了飛機設計。分別是 550 Delta、SE.212 Durandal 和 SO.9000 Trident。其中，達索提交的MD.550配備了阿姆斯特朗-西德利公司許可制造的2160磅MD30R Viper加力渦輪噴氣發動機，並配備了輔助外部推進系統SEPR 1100。配備液體燃料火箭發動機。MD.550于1955年6月25日首飛成功，經過全面研制後，主翼面積增大，被命名爲“幻影I”。幻影I于 1956 年 11 月首次飛行，飛行速度很快就超過了 1.6 馬赫。

然而，幻影I號更多地是一個證明概念的測試機，並不是一個可以達到量産的設計，所以中標後就被放棄了，達索很快又轉而開發“幻影II號”,幻影 II比幻影 I 還要大。但隨著幻影II號研發的推進和業務的擴大，機身尺寸增加了約30%，開發出了“幻影III號”，通過安裝內置機艙引入了軍用飛機的基本概念。機炮、容量增加的內置油箱和飛行攔截雷達已經開始裝備。此外，隨著作爲飛機核心的發動機的開發取得明顯進展，法國發動機制造商SNECMA在德國寶馬003系列渦輪噴氣發動機的基礎上開發了9700磅推進器Atar 101G渦輪噴氣發動機，這款101G-1發動機完成後安裝在新的幻影III機身上。

達索公司將其特有的三角翼應用到了幻影III上，並在尾部采用了單垂直尾翼。此外，幻影III被設計爲單座飛機，幻影III的機身光滑而平滑，具有飛镖般的形狀，使其在飛行設計上能夠達到 2 馬赫。幻影III的首次飛行于1956年11月17日進行，在其第十次飛行中，其速度超過了1.5馬赫，首次突破了音速。然而，由于通過半月形發動機進氣口的氣流打破了音速，動搖了飛機的穩定性，因此在進氣口安裝了可以吸收沖擊力的減震錐，改裝後的幻影III達到了1.8馬赫。

法國政府對幻影 III 原型機的性能感到滿意，並很快訂購了一款名爲“幻影 IIIA”的戰鬥機。IIIA配備了Snekmar的Atar 09B渦輪噴氣發動機，能夠産生13228磅的推力，機身也略微加長，以容納Thompson-CSF訂購的Cyrano機載攔截雷達系統。此外，飛機尾部還安裝了減速降落傘，可以使飛機快速停止。幻影IIIA于1958年5月首飛成功，幻影IIIA最終突破了2馬赫的馬赫數，最終達到了2.2馬赫。這是第一架在飛行時速度超過 2 馬赫的歐洲制造的飛機。

在引進有限數量的幻影IIIA型後，法國政府訂購了“幻影IIIC”型，這是一種更專門用于空戰的單座全天候戰鬥機。IIIC型配備了兩門30毫米DEFA內置機炮和經過改裝以適合空對空導彈操作的“Cyrano”雷達。此外，IIIB首次開發爲用于教育和訓練目的的兩座飛行設計，這種兩座飛機配置取消了雷達和內置機槍，增加了教官座椅，並略微縮短了機身長度。IIIC型仍然是幻影系列中最暢銷的型號，于1961年7月交付法國空軍，IIIC型大量出口到以色列和南非。尤其是賣給以色列的幻影IIICJ，被部署在第三次中東戰爭中，與阿盟軍隊的作戰帶來了幻影系列的全盛時期。

受到 IIIC 型成功的鼓舞，達索開始開發 IIIE 型，這是一種用于遠程、全天候防空/轟炸目的的多用途飛機，該飛機于 1961 年 4 月 1 日成功首飛。IIIE型增加了各種導航設備，包括馬可尼（現爲BAE系統公司）導航雷達、雷達預警接收器（RWR）和“西拉諾”II空對地雷達，並且其燃油裝載空間也有所增加。IIIE型搭載Attar 09C發動機，IIIE型在出口市場上也大受歡迎，並在澳大利亞、比利時、瑞士、阿根廷、巴西、黎巴嫩、巴基斯坦、南非、西班牙等國家引進。法國空軍也引進了幻影IIIE型，冷戰期間，法國指定並裝備IIIE型作爲核武器運載戰機。

在幻影III作戰鬥機的性能得到驗證後，法國發布了幻影IIIR偵察機規格。采用了IIIE型的機身，但使用了IIIC型的航電設備，並且沒有將機頭雷達罩上的雷達去掉，而是安裝了多攝影攝像頭。當IIIR機型的價值得到證明後，達索對其進行了一次升級，發布了IIIRD配置，這些飛機不僅在法國裝備，還在以色列、巴基斯坦、南非和瑞士裝備。

幻影戰機是在出口市場取得巨大成功的暢銷産品之一。特別是IIIC配置出口到以色列和南非，IIID配置出口到阿根廷、巴西、以色列、黎巴嫩和巴基斯坦，特別是以色列空軍使用了幻影。 IIIC戰鬥機在六日戰爭（第三次中東戰爭，1967年）中對敘利亞和埃及空軍的米格-17和米格21型號取得了壓倒性勝利，並在出口市場取得了巨大成功。

事實上，由于幻影系列的性能優于蘇聯米格系列，蘇聯在 20 世紀 60 年代向達索公司派遣了工業間諜以獲取幻影 III 的信息，幻影III系列曾用于六日戰爭、贖罪日戰爭，和南非邊境戰爭、和馬島戰爭、），都是作戰國家的主力戰機在使用。

幻影III是第二代三角翼戰鬥機的代表，也是讓人們一說“幻影”就想到“三角翼”，一說“三角翼”就想到“幻影”。幻影配備的三角翼設計爲低翼，三角翼後退角下垂約61度。主翼副翼采用液壓操作，氣閘襟翼分別安裝在三角翼飛行面的上下部分。安裝了三個起落架，地面壓力約爲6至10公斤/㎠。幻影III還配備了拖曳傘降落傘來減緩著陸速度，緊急情況下可以打開減速傘。

Mirage系列發動機在“E”形的基礎上搭載推力6200公斤的Attar 9C渦輪噴氣加力發動機，發動機進氣口安裝在左右兩側傾斜位置。幻影系列的特點是能夠在短距離緊急起飛時安裝火箭助推器，在這種情況下，使用安裝在機身下部的火箭助推器可以增加約1500公斤的推力。Mirage 內部最多可裝載 3000 升燃油，可拆卸外部油箱還可分別額外裝載 625 升、1100 升、1300 升或 1700 升燃油。如果是超音速飛行，可以在機翼下側安裝固定的、不可拆卸的油箱，每個油箱能夠添加約 500 升燃油。

彈射座椅配備的是英國Martin-Baker公司的RM4彈射座椅。RM4可以在0高度彈射，但最低速度必須保持在170公裏/小時。飛機上安裝了兩個獨立的液壓系統，以210kg/㎠的壓力操作飛機控制、起落架和空氣制動器。電力由電池和一台 26.5 伏直流發電機提供，一台變壓器和一台 10 千伏安發電機産生 200 伏、400 赫茲交流電。基本航電設備包括UHF無線電通信設備、TACAN無線電導航系統、用于地速測量的多普勒儀、Cyrano-2火控雷達、導航電子計算機系統（EVM）、轟炸計算機和自動瞄准裝置。機載雷達用于捕獲空中目標，但必要時也可以捕獲地面物體。

基本武器裝備有兩門DEFA 30毫米機炮，射速爲每分鍾125發。機翼下部較寬，可挂載兩枚1000磅炸彈和一枚AS-30空對地導彈，出于空對空目的，在機翼下部安裝馬特拉中程導彈。機身上，機翼下部可安裝和操作兩架AIM-9響尾蛇（Sidewinder）。1980年代初，法國空軍改裝了約30架幻影IIIE型，配備AN-52 15千噸戰術核彈，並將其作爲法國三大核支柱力量之一。

在幻影 IIIC、IIID 和 IIIE 型取得巨大成功之前，達索還推動了“幻影 IV”的開發，這是一款重型戰鬥機形狀的型號，其設計相同，有效載荷大大增加，但與幻影 II 一樣，之後，法國政府沒有興趣引進它，因爲沒有生産，也沒有投入到實際的飛機生産中，就停産了。

法國空軍共采購了407架幻影III系列飛機，其中包括95架幻影IIIC、59架幻影IIIB、B1、B2、BE、70架幻影R/RD和183架幻影IIIE。該系列的最後一架飛機已于 1994 年從前線退役，但部分飛機仍在法國空軍試飛中心 (CEV) 運行。自1958年以來，從幻影III開始，達索已批量生産了1401架飛機，並在超過21個國家記錄了總計超過300萬小時的累計飛行時間。

以色列空軍認真積累了幻影系列的實戰經驗，于1962年4月首次接收幻影IIICJ，並于1968年引進了約76架IIICJ、IIIRJ和IIIBJ配置。1966年11月29日，六日戰爭爆發前夕，兩架埃及飛機出動攔截以色列空軍一架J-3幼畜輕型飛機，當時該飛機在以色列和埃及邊境進行偵察。空軍米格19被以色列空軍幻影III擊落，創下首殺記錄。當時幻影III用R.530空對空導彈擊落了一架米格機，用內置機炮擊落了另一架米格機，而使用R.530導彈擊落米格機也成爲第一架由法國導彈擊落記錄。1967年6月5日六日戰爭爆發時，以色列空軍以幻影III中隊作爲進攻方越過敘利亞邊境，僅第一天就有超過六架米格被擊落。幻影在爲期六天的戰爭中擊落了近58架阿盟飛機，其中幻影擊落了48架飛機。

然而，幻影在1973年發生的第四次中東戰爭中的表現一般。這是因爲法國此時已經對以色列實施禁運，綜合後勤保障受到重大限制，導致戰機行動困難。阿拉伯人聲稱在贖罪日戰爭期間擊落了至少 26 架幻影 III 和內舍爾戰鬥機，但以色列聲稱只擊落了 5 架幻影 III 和內舍爾戰鬥機。無論以色列幻影損失多少，在此期間，敘利亞和埃及空軍共被以色列空軍幻影 IIICJ 擊落 106 架飛機，幻影系列幾乎以壓倒性優勢獲勝。

幻影III還出現在1982年英國和阿根廷爆發的馬島戰爭期間。戰爭時，阿根廷空軍運行的是幻影IIIEA構型，但幻影無法進行空中加油，使其在廣闊的馬島受到限制，作戰能力大幅下降。當時，阿根廷部署了帶有2000升外部油箱的幻影系列，但很難從阿根廷本土起飛並到達海上英國艦艇上空。

阿根廷部署幻影IIIEA是爲了摧毀英國陸軍的AV-8鹞式戰鬥機，並爲阿根廷空軍的A-4天鷹提供掩護，但實際上，該機在到達作戰區域後只能在空中停留不到5分鍾。特別是，由于增加航程有限，大多數幻影IIIEA只配備了一枚“馬特拉R530”導彈和兩枚“魔法1”空空導彈，很難與英國戰機進行戰鬥。阿根廷幻影機僅與英軍交戰過一次，在當時出動的兩架飛機中，一架被鹞式 AIM-9 響尾蛇導彈擊落，另一架燃油耗盡，被迫降落在斯坦利港跑道上著陸時，他被誤認爲是友軍，被友軍火力擊落。最終，幻影IIIEA在馬島戰爭中的作用僅限于空中防禦。

幻影III非常受歡迎，它還在許多國家進行了改裝和裝備，在南非，阿特拉斯·丹尼爾公司和以色列航空航天工業公司聯合對其進行了改裝，在比利時制造了“獵豹”戰鬥機。 “埃爾坎”戰鬥機是在SABCA的領導下創建的。事實上，幻影III的成功很大程度上歸功于其在對抗米格戰機方面的成熟性能，以及比美國版本相對較低的價格，從而吸引了世界各地的空軍。