1992年初，为了满足发射大容量通信卫星的要求，决定研制长征三号甲运载火箭。长征三号甲是在长征三号火箭基础上，重新研制的一种地球同步转移轨道能力更大的卫星运载工具。它是一种三级大型运载火箭，其地球同步转移轨道的运载能力达到2.6吨，具有一箭多星和适应多种轨道卫星发射要求的能力，特别是在发射高轨道大吨位卫星中显示出明显优势。
　　


　　1994年2月8日，第一枚长征三号甲火箭在西昌卫星发射中心一举发射成功，将一颗实践四号空间探测卫星和一颗夸父一号模拟卫星送上地球转移轨道。这种新型火箭与长征三号一样，第一、二级使用常规燃料，第三级采用低温高能的液氢液氧燃料，不过第一、二级的结构尺寸有少许改变，如尾翼加大、贮箱加长等；第三级采取了许多先进技术，如数字化、小型化的控制系统，四框架挠性平台，冷氦增压系统，氢气能源双向摇摆伺服机构等，并把第三级直径由2.25米增大到3米，增加了贮箱长度，装推进剂由8.2吨增加到17.6吨。长征三号甲火箭总长52.52米，最大直径3.35米， 起飞质量240吨，起飞推力2961千牛。它的研制发射成功，标志着中国运载火箭技术又迈上一个新台阶。
　　


　　此后，到2007年6月，长征三号甲运载火箭又发射13次，从火箭本身而言，均获成功。1994年11月30日长征三号甲发射第一颗东方红三号中容量通信卫星，卫星被顺利送入预定轨道，经过3次变轨，进入准同步轨道。但由于星上姿控推力器泄漏，燃料耗尽，使卫星无法定点投入使用。1997年5月12日，长征三号甲再次发射东方红三号通信卫星，卫星定点在东经125度赤道上空。这颗通信卫星缓解了国内通信卫星市场转发器短缺的矛盾。2000年1月26日、2003年11月15日、2006年9月13日，在西昌卫星发射中心，长征三号甲还先后发射成功3颗实用型地球同步通信卫星中星22号、中星20号、中星22号A，中星22号卫星定点于东经98度赤道上空，用于国内地面通信业务。中星20号卫星定点于东经103度赤道上空，用于实现不同频段、不同区域之间的互联互通，为用户提供多种通信服务。中星22号Ａ定点于东经98度赤道上空，接替中星22号通信卫星的工作。
　　


　　2000年10月31日、12月21日和2003年5月25日，长征三号甲火箭发射成功3颗北斗一号导航试验卫星，组成了全天候、全天时的区域导航系统。北斗一号前两颗为工作星，后一颗是备份星。它们的发射和成功运行，标志着中国第一个自主的卫星导航定位系统的建立，也使中国成为世界上第三个拥有卫星导航定位系统的国家。2007年2月3日和4月7日，长征三号甲火箭又成功发射两颗北斗导航卫星。北斗导航卫星系统已在测绘，电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等领域发挥重要作用。
　　


　　长征三号甲火箭还发射成功两颗风云二号地球静止轨道气象卫星。2004年10月19日，中国第一颗业务型地球静止轨道气象卫星——风云二号Ｃ星，由长征三号甲运载火箭发射成功。火箭起飞24分钟后，西安卫星测控中心以及在太平洋上的远望号航天测量船传来消息，风云二号Ｃ星成功地进入地球同步转移轨道。这颗气象卫星已经成为世界气象观测系统的正式成员。2006年12月8日，长征三号甲运载火箭又将风云二号Ｄ气象卫星送入预定轨道，发射获得圆满成功。这颗气象卫星将负责全面预报北京奥运会期间天气，特别是奥运会开、闭幕式等大型活动及重要赛事时的天气变化情况，为北京奥运会气象保障体系提供准确、及时的服务。
　　


　　2007年6月1日，长征三号甲火箭将一颗鑫诺三号通信卫星发射入轨。这颗卫星是采用东方红三号卫星平台研制的第10颗星，主要为我国通信、广播和数据传输提供服务。这是长征系列运载火箭的第100次发射，标志着我国航天技术已经进入成熟发展的阶段。