在幻影ⅢC投入生產(chǎn)后，達(dá)索開始考慮在該機基礎(chǔ)上開發(fā)一種多功能戰(zhàn)斗機而不是繼續(xù)研制純粹的截?fù)魴C，這就是后來的遠(yuǎn)程戰(zhàn)斗轟炸機幻影ⅢE。達(dá)索共制造了3架原型機，首架原型機1961年4月首飛。

和幻影ⅢC相比，前機身延長了30厘米，因為增加了許多機載航電設(shè)備，其中通信系統(tǒng)包括TR-AP-22超高頻無線電臺以及TR-AP-28甚高頻電臺，無線電導(dǎo)航設(shè)備包括AN/ARN-52C塔康等。同時針對在使用中發(fā)現(xiàn)的幻影ⅢC存在的航程短的問題，E型機增加了機身燃油量，達(dá)到了3330升。有些批次的幻影ⅢE在座艙下方加裝有一具馬可尼公司的連續(xù)波多普勒導(dǎo)航雷達(dá)。

幻影ⅢE的發(fā)動機改為阿塔09C.3，加力推力6200千克，雷達(dá)系統(tǒng)更換為湯姆遜-CSF西拉諾II，西拉諾II雷達(dá)將火力控制與導(dǎo)航結(jié)合起來，采用單脈沖體制及卡塞格倫天線，有A型和B型兩種。其中A型只有空對空模式，B型增加了5種對地模式，在空對空模式下作用距離40千米，空對地模式下作用距離93千米，天線直徑400毫米，重量在210千克左右。其他的改進還包括首次在幻影機上加裝Type-BK雷達(dá)告警接收機，發(fā)動機尾噴管改為收斂式可調(diào)節(jié)噴管。固定武器為一門德發(fā)機炮和5個掛點，載彈量4000千克。

該機采用懸臂式三角形下單翼，有錐形扭轉(zhuǎn)，相對厚度4.0～3.5%，下反角1°，安裝角0°，前緣后掠角60°34′。采用全金屬抗扭盒形結(jié)構(gòu)和帶加強肋的機加整體壁板。所有操縱面用液壓操縱，使用達(dá)索公司的人工感力雙筒舵機。有減速板，靠近機翼前緣處有鉸接在上、下翼面上的小擾流片。機身為全金屬結(jié)構(gòu)，有按面積律設(shè)計的“蜂腰”機身。無平尾，只有常規(guī)垂直安定面與方向舵，用達(dá)索公司的人工感力雙筒舵機操縱。在三角翼后緣內(nèi)副翼內(nèi)側(cè)裝有縱向操縱用升降舵。起落架為可收放前三點式，前、主起落架均為單輪。用梅西埃公司的油－氣減震器和圓盤式剎車裝置。主輪胎尺寸為750×230-15/1，胎壓為5.9×105～9.8×105帕(6～10千克/厘米2)，前輪為450×390－05。

使用一臺斯奈克瑪公司的“阿塔”9C渦噴發(fā)動機，加力推力60.8千牛(6200千克)。發(fā)動機有一個超速系統(tǒng)，當(dāng)飛行速度超過M1.4時，系統(tǒng)自動嚙合，推力增大8%。可選擇使用推力為14.7千牛(1500千克)的SEPR-844火箭發(fā)動機，不使用時可帶油箱(容量550升)。發(fā)動機進氣道四周隔壁內(nèi)可帶4個軟油箱(容量1020升)，機翼內(nèi)4個整體油箱，容量1370升。不帶火箭發(fā)動機時，機內(nèi)總油量為2940升。座艙以鉸鏈連接的座艙蓋向后打開，用馬丁－貝克RM4零高度彈射座椅，最小彈射速度167千米/小時。兩套獨立的空調(diào)系統(tǒng)，用于座艙和電子系統(tǒng)；兩套獨立的液壓系統(tǒng)，工作壓力為207×105帕(211千克/厘米2)，用于飛行操縱、起落架收放和剎車；直流電源系統(tǒng)為24伏40安小時的電池和一臺26.5伏9千瓦的發(fā)電機；交流電源系統(tǒng)為一個200伏400赫變壓器和一臺200伏400赫10千瓦的交流發(fā)電機。裝有兩臺超高頻無線電臺，塔康系統(tǒng)，多普勒雷達(dá)，“西拉諾”II火控雷達(dá)。另外還裝有導(dǎo)航計算機，轟炸計算機，自動射擊瞄準(zhǔn)具等。 固定武器為2門30毫米“德發(fā)”552A機炮(備彈量2×125發(fā))。執(zhí)行空戰(zhàn)任務(wù)可帶3枚中/近距空對空導(dǎo)彈；對地攻擊武器通常在翼下掛2顆454千克炸彈，機身下可掛1枚AS.30空對地導(dǎo)彈。在5個掛點上可帶4000千克武器。

生產(chǎn)型幻影ⅢE于1964年1月交付法國空軍，法國空軍共接收了192架。除了法國空軍使用外，還出口到許多國家。阿根廷、巴西、黎巴嫩、巴基斯坦、南非、西班牙以及委內(nèi)瑞拉等國都曾少量進口?；糜阿驟總生產(chǎn)量比幻影ⅢC大了很多，達(dá)到了523架。60年代中期，一架幻影ⅢE改裝了斯奈克瑪公司的阿塔09K.6發(fā)動機，編號改為幻影ⅢC2。澳大利亞和瑞士在評估了該機后，購買了生產(chǎn)許可證，其中澳大利亞的編號改為幻影ⅢO，在對該機的電子設(shè)備進行了改進后開始在國內(nèi)生產(chǎn)。澳大利亞生產(chǎn)的幻影ⅢO分為截?fù)粜秃凸粜?。澳大利亞政府飛機工廠和聯(lián)邦飛機廠總共生產(chǎn)了48架截?fù)粜秃?0架攻擊型，該機一直使用到1988年才開始從澳大利亞皇家空軍中退役，1990年其中的50架還出售給巴基斯坦。

瑞士對幻影ⅢC進行了測試評估后便購買了許可證開始自行生產(chǎn)，為了適應(yīng)瑞士的寒冷天氣，該機的機身、機翼和起落架都得到了加強。而且瑞士用休斯公司的TARAN-18雷達(dá)取代了原來的西拉諾II，使得該機可以制導(dǎo)瑞士剛剛從休斯公司購入的HM-55獵鷹空空導(dǎo)彈(AIM-4獵鷹的出口型號)。該機一直服役到90年代中期。
幻影ⅢR

在幻影ⅢE基礎(chǔ)上發(fā)展了幾種偵察型號，其中幻影ⅢR采用了幻影ⅢE的機身，去掉了機頭的雷達(dá)，加裝了5具OMERA31自動相機，保留了德發(fā)機炮和掛架，可以執(zhí)行從低空到高空的偵察任務(wù)，并且具有夜間偵察能力。

法國空軍裝備了30架幻影ⅢR，由于前兩架原型機由幻影ⅢA改裝，為此沒有裝備。有趣的是，在使用中發(fā)現(xiàn)，該機的對地攻擊能力居然比專門開發(fā)的幻影ⅢE還好，該機也出口到了許多國家。

法國空軍針對使用中的問題提出改進建議，達(dá)索在幻影ⅢR基礎(chǔ)上改進了幻影ⅢRD，該機在機頭下方加裝了一架全景式相機，并改進了機內(nèi)的多普勒雷達(dá)等電子設(shè)備，法國空軍自己使用的幻影ⅢRD還在機身腹部加裝了電信股份有限公司研制的獨眼巨人紅外跟蹤器。阿布扎比、比利時、哥倫比亞、埃及、利比亞、南非等國曾少量進口。部分幻影ⅢRD改用英國產(chǎn)的Vinten相機取代原來的OMERA。
幻影ⅢB和幻影ⅢD

其實達(dá)索的成功不光靠其戰(zhàn)斗機的優(yōu)秀性能，達(dá)索在接到大量定單時，沒有忘記開發(fā)一種性能優(yōu)異的教練機，幻影ⅢB是在幻影ⅢA上研制的教練機型號，串列式座艙，機身幾乎延長了1米，拆去了機炮以容納第二名飛行員，為控制成本，沒有雷達(dá)和火箭發(fā)動機。原型機1959年10月20日首飛，法國空軍總共接收63架，其中包括1架原型機，27架早期生產(chǎn)型，5架專門用來試飛的幻影ⅢB-1。為了訓(xùn)練幻影IV轟炸機飛行員的空中加油能力，法國空軍專門裝備了10架幻影ⅢB-2，在幻影ⅢE服役后，還接收20架幻影ⅢBE。1975年，有一架幻影ⅢB加裝了線傳飛行控制系統(tǒng)，編號改為幻影ⅢB-SV變穩(wěn)定飛機。部分國家購買的幻影ⅢB幾乎沒有任何改變，只是在型號上加上了國家的首字母以用來區(qū)分。