1975年7月，中国台湾航空工业发展中心获得设计和发展一种新型中/高级军用喷气教练机原型机的合同，制造工作于1978年1月开始进行，原计划以诺斯罗普公司的J-85发动机为动力，后因美国国会不准将该发动机制造技术输至台湾而搁浅。两架安装加雷特公司TFE731-2-2L发动机的原型机分别于1980年9月16日和1981年10月30日进行了首次试飞。随后，台湾航空工业发展中心获得为国民党空军生产50架生产型AT-3教练机的合同。1982年3月开始生产，第一架生产型AT-3于1984年2月6日首次飞行，同年3月开始交货。截至1989年，共生产67架，出厂价约750万美元(1991年)。
机翼 悬臂式超临界翼型下单翼，相对厚度10％，机翼上反角0°46′，安装角1°30′，1/4弦线后掠角7°20′。带机械加工抗扭盒的整块串通机翼用6个螺栓与机身连接。厚板机械加工蒙皮多梁轻合金结构。液压成形轻合金蜂窝结构密闭缝隙副翼。轻合金单缝后缘襟翼由电气操纵，无防冰系统。
机身 轻合金半硬壳基础结构，某些部位采用钢、镁和石墨/环氧树脂材料。分前、中、后三段。前机身包括座舱；中机身包括发动机短舱；后机身包括垂尾和平尾。两块石墨/环氧树脂减速板安装在主起落架前机身下部，由电气液压助力器制动。增压座舱段按破损安全结构设计。
尾翼 悬臂式全金属结构，与后机身构成整体。单片全动平尾，攻角变化由液压助力器操纵。带偏航增稳器的方向舵由两套液压助力器操纵，有偏航增稳，无配平调整片。
起落架 油－气减震，液压收放前三点式起落架，均为单轮。前轮向前收入机身，主轮向内收入机身。前起落架支柱在起飞时可伸长，加大3°30′静迎角以减少起飞滑跑距离，收起时自动缩短。采用全金属盘式刹车系统。主轮轮胎尺寸24×8.00-13，压力8.96×105帕(9.14公斤/厘米
2)；液压驱动前轮转向，前轮轮胎尺寸18×6.50-8，压力5.51×105帕(5.62公斤/厘米
2)。
动力装置 两台加雷特公司TFE731-2-2L不加力涡轮风扇发动机，单台推力15.57千牛(1588公斤)，安装在机身两侧发动机短舱内。采用倾斜进气道，分别带一块与后座舱平行的分流板。发动机由机载电池或地面电源起动。所有燃料均装在机身内两个体积相同的橡皮油箱内，共装油1630升；两台发动机均有独立的燃料系统，两油箱可交叉供油。左进气道前下方有一个压力注油口，机翼内侧外挂点可挂一个568升副油箱。滑油量5.7升，其中可用量为1.9升。每一发动机舱内均有火警和灭火系统。
座舱 串列双座，采用零－零弹射座椅，后座比前座高30厘米，前后座舱盖由人工操纵分别向右侧开启；前后座舱用风挡隔开。遇到紧急情况可引爆座舱盖上的微型爆破索，然后弹射救生。
系统 加雷特公司自举空气循环环境控制系统为座舱供气和加压，并为座舱密封、除雾、加压抗荷服、液压储存器和外部油箱供气。带发动机驱动泵的两套独立液压系统，压力为207×105帕(211公斤/厘米
2)。压缩空气瓶压力2.41×105帕(2.46
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