В 1934 году Ижорский завод выпустил усовершенствованную модель бронеавтомобиля БА-И — БА-3. На 50 мм была удлинена корма машины, в моторном отделении появились окна для выхода воздуха, была укорочена подножка, а на задних крыльях были предусмотрены крепления для вездеходных гусеничных цепей.

Главным же отличием новой машины стала башня с вооружением. БА-3 получил башню от танка Т-26 со штатной установкой вооружения — 45-мм пушкой 20К обр.1932/38 г. и пулеметом ДТ. Боекомплект размещался частично в башне, а частично в корпусе бронеавтомобиля. Производство БА-3 было налажено на Ижорском заводе и Выксинском заводе дробильно-размолочного оборудования, которые в 1934–35 гг. изготовили 180 бронемашин этого типа.

Бронеавтомобиль БА-3 и сходный с ним БА-6 поступали на вооружение разведывательных подразделений танковых, кавалерийских и стрелковых соединений Красной Армии.

 В 1937 году в Забайкальском военном округе был сформирован мотоброневой полк, вскоре развернутый в бригаду. В нее входили батальон средних бронеавтомобилей, разведывательный батальон и стрелково-пулеметный батальон. Всего в бригаде имелось 80 средних и 30 легких бронеавтомобилей. Три таких бригады — 7-я, 8-я и 9-я — принимали участие в боях с японскими войсками на Халхин-Голе.