عملیات آفندی والفجر ۳ مرداد ۱۳۶۲ در استان ایلام، در جنوب غرب ایران، صورت گرفت. هدف آن، پاکسازی محور ارتباطی ایلام – مهران - دهلران و تصرف ارتفاعات مرزی آن بود که با موفقیت به پایان رسید. ناکامی عملیات‌ها در مناطق جنوب ایران در سال 1362، باعث شد شیوه عملیات‌ها تغییر کند و محورهای عملیاتی به ‌طرف مناطقی سوق داده شود که ارتش عراق در آنجا تجمع و تمرکز کمتری دارد. در راستای این هدف، عملیات‌های والفجر 2 و 3 در غرب کشور صورت گرفت. برای وحدت در فرماندهی و کنترل عملیات‌ها، «قرارگاه مشترک عملیاتی نجف» در غرب کشور تشکیل شد. دو قرارگاه ظفر و فتح، زیرمجموعه قرارگاه نجف قرار گرفتند. در جریان عملیات هم دو قرارگاه فرعی فتح 1 و 2 که شامل 9 یگان از یگان‌های ارتش و سپاه بودند، تحت فرماندهی قرارگاه نجف قرار گرفتند. به این شکل قرارگاه نجف، مسئولیت عملیات والفجر 3 را به عهده داشت. هدف عملیات، تسهیل تردد و تأمین امنیت در محور ارتباطی ایلام ـ مهران ـ دهلران، تحمیل خطوط دفاعی به ارتش عراق از طریق استقرار نیروهای ایرانی روی بلندی‌های مرزی و جلوگیری از استقرار دشمن در دشت بدره بود. 

عملیات والفجر ۳ در جبهه میانی منطقه عمومی مهران، حد فاصل جنوب کانی‌سخت تا ارتفاع قلعه آویزان (قلاویزان) در شرق مهران انجام شد که مناطق زالوآب، نمکلان‌بو، پاسگاه دوراجی تا فرخ‌آباد و ارتفاع قلاویزان تا قله ۱۷۵ را شامل می‌شد. زمین منطقه از دو بخش طبیعی و مصنوعی تشکیل شده بود. بلندی‌ها در شمال منطقه، در اشغال نیروهای عراق بود. آن‌ها با تسلط بر ارتفاعات کله‌قندی و زالوآب و با ایجاد موانع مصنوعی و متنوع در خطوط پدافندی، به توان رزمی خود افزوده بودند. در قسمت جنوبی منطقه، در دشت هموار، تپه‌های قلاویزان و اطراف آن وجود داشت که در اختیار ایران بود و از موانع جبهه میانی محسوب می‌شد. 

سازمان رزمی عملیات از دو قرارگاه تشکیل شده بود؛ قرارگاه تاکتیکی فتح ۱ و فتح ۲. قرارگاه تاکتیکی فتح ۱ در محور شمالی منطقه با لشکر ۵ نصر و لشکر ۲۷ محمد رسول‌الله‌صلی‌الله‌علیه‌وآله حضور داشت؛ در محور میانی هم تیپ ۲۱ امام رضاعلیه‌السلام، لشکر ۱۷ امام علی‌علیه‌السلام، تیپ ۱۱۴ امیرالمؤمنین‌علیه‌السلام، تیپ ۸۴ پیاده خرم‌آباد و یک گروهان از مجاهدین عراقی حضور داشتند. قرارگاه تاکتیکی فتح ۲ در محور جنوبی با لشکر ۴۱ ثارالله و لشکر ۲۱ حمزه حضور داشت. 

یک لشکر و یک گردان از نیروی زمینی ارتش نیز در این عملیات شرکت داشتند. علاوه بر آن، هوانیروز و توپخانه نیروی زمینی و خلبانان نیروی هوایی ارتش نیز نقش بسیار مؤثری در عملیات ایفا کردند. 

ارتش عراق با آگاهی نسبی از انجام عملیات، بیش از دوازده تیپ و ده گردان مستقل خود را بر ضد نیروهای ایران به کار گرفت. 

عملیات والفجر ۳ در ساعت ۳ بامداد ۷ مرداد ۱۳۶۲، با رمز «یالله یاالله یاالله یا محمد یا علی» از سه محور آغاز شد و هفده روز طول کشید. قرارگاه‌های تاکتیکی فتح ۱ و ۲ با دو فرماندهی مستقل در دو محور شمالی و میانی و جنوبی، عملیات را اجرا کردند. در محور شمالی لشکر ۵ نصر توانست بلندی‌های ۳۰۵، ۳۲۵،۳۴۰ و ۳۴۳ را محاصره کند. شب دوم عملیات، رزمندگان ایران با تحکیم مواضع، تپه ۳۴۳ و جاده دوراجی را که به اشغال دشمن درآمده بود، آزاد کردند. آنان برای آزاد کردن بلندی‌های منطقه، در چند مرحله به دشمن حمله کردند. با طولانی شدن محاصره و مقاومت شدید ارتش عراق، با دستور فرماندهان قرارگاه، عملیات آزادسازی بلندی‌های محاصره‌ شده به لشکر ۲۷ محمد رسول‌الله‌صلی‌الله‌علیه‌وآله واگذار شد.. گردان کمیل از تیپ عمار، با فرماندهی مستقیم محمدابراهیم همت، فرمانده لشکر، از نیمه‌شب ۱۶ مرداد وارد عمل شد و مقاومت شدید ارتش عراق را شکست. آنان در ۱۷ مرداد، تپه ۳۲۵ و ۳۴۰ را آزاد و ارتفاع ۳۴۳ معروف به کله‌قندی را که تصرف آن در نتیجه عملیات بسیار مهم بود، پس از یازده روز تصرف کردند.

محور میانی، پاسگاه زالوآب تا فرخ‌آباد را در بر می‌گرفت. در اولین ساعات ۷ مرداد، رزمندگان ایرانی به ‌رغم اینکه ارتش عراق موانع زیادی مانند کانال‌های بزرگ ضد تانک و خاکریز پدافندی حفر کرده بود، پایگاه‌های شماره ۲، ۳ و ۴ را در حاشیه شرقی رودخانه کنجانچم آزاد کردند. در شب دوم، پس از آزادی تپه ۳۴۳، نیروهای تیپ ۲۱ امام رضاعلیه‌السلام در سمت راست پاسگاه سیدقاسم، دو پایگاه مهم ارتش عراق را منهدم کردند؛ بنابراین نیروها در محور میانی توانستند به اهداف تعیین‌شده دست یابند.

در محور جنوبی عملیات که مناطق فرخ‌آباد تا قلاویزان را در بر می‌گرفت، فرمانده قرارگاه با تعیین چهار گردان برای چهار محور، عملیات را در ۷ مرداد آغاز کرد. سازماندهی گردان‌ها و وظایف آن‌ها به این صورت بود: فرخ‌آباد به سوی پاسگاه سیدقاسم به گردان والعصر واگذار شد. همین‌طور تپه ۱۷۵، به گردان‌های حضرت رسول‌صلی‌الله‌علیه‌وآله و علی ولی‌الله‌علیه‌السلام، تپه ۲۲۳ قلاویزان به گردان حسین‌بن‌علی‌علیه‌السلام و شرق منطقه عملیات نیز به گردان المهدی‌عجل‌الله‌تعالی‌فرجه‌الشریف سپرده شد.

گردان حسین‌بن‌علی‌علیه‌السلام به دلیل درگیری زودهنگام با دشمن و آگاهی آن‌ها از عملیات، از دستیابی به اهداف بازماند. در محورهای گردان‌های والعصر و حضرت رسول‌صلی‌الله‌علیه‌وآله، نیروهای ایران توانستند تپه ۱۷۵ قلاویزان را محاصره کنند؛ ولی گردان المهدی‌عجل‌الله‌تعالی‌فرجه‌الشریف نتوانست معابر محور خود را باز کند. ارتش عراق در خط مقدم، سیم‌های خاردار کشیده و کانال‌های بزرگ ضد تانک و ضد خودرو حفر کرده بود. گستردگی این موانع، باعث توقف نیروهای ایران شد؛ بنابراین در محور جنوبی، بااینکه خط دشمن شکسته شد؛ ولی نیروها موفق به تصرف اهداف خود نشدند. فقط در دو محور از چهار محور توانستند پیشروی کنند. بدین ترتیب، عدم الحاق محورها و کمبود مهمات باعث شد در محور جنوبی، فرمانده عملیات دستور بازگشت به مواضع قبلی را صادر کند؛ بنابراین عملیات والفجر ۳ در ۲۴ مرداد ۱۳۶۲ و پس از هفده روز به پایان رسید.

اگرچه خارج کردن شهر مهران و روستاهای اطراف آن از دید دشمن، بخشی از اهداف عملیات والفجر ۳ بود که تحقق نیافت و در محور جنوبی نیز اهداف با ناکامی روبه‌رو شد؛ اما آزاد شدن مناطق شمالی و میانی عملیات و تأمین تنگه کنجانچم، از موفقیت‌های عملیات به شمار می‌رود. 

از دیگر نتایج موفقیت‌آمیز عملیات والفجر ۳ می‌توان به آزادسازی شهر و دشت مهران، تصرف ارتفاعات نمکلان‌بو و زالوآب، آزادسازی محورهای مهران به دهلران و برقراری ارتباط جبهه‌های میانی و جنوبی اشاره کرد. تعدادی از پاسگاه‌های مرزی ایران مانند رضاآباد و فرخ‌آباد و پاسگاه‌های عراق مانند زالوآب، دوراجی نیز از اشغال دشمن درآمد. روی‌هم‌رفته حدود سیصد کیلومتر مربع از خاک ایران آزاد شد. 

بر اساس جمع‌بندی فرماندهان قرارگاه نجف، حدود ۶۰ درصد از اهداف عملیات تأمین شد و تا حدودی جاده مهران - صالح‌آباد پاک‌سازی و بخش وسیعی از جاده، از تیررس دشمن خارج شد.

در این عملیات حدود پنج هزار نفر کشته و زخمی و چهارصد اسیر عراقی ثبت شده است. دویست تانک و نفربر، شش فروند بالگرد و هواپیما و تعدادی انواع خودروی دشمن منهدم شدند. ضایعات سنگینی به تجهیزات و تسلیحات عراق وارد شد و تعدادی از یگان‌های گارد مرزی و تیپ‌های پیاده و زرهی‌شان از بین رفتند. در این عملیات تعداد ۱۰۲۰ نفر از نیروهای ایرانی نیز شهید و مفقود شدند. 

در فاصله ۱۹ تا ۲۲ مرداد و در حین انجام عملیات والفجر ۳، و حتی در زمان عملیات والفجر ۲ ـ این دو عملیات به فاصله یک ماه از هم اجرا شد ـ ارتش عراق حملات هوایی خود را به شهرهای مسکونی ایران شدت بخشید. عراق با استفاده از بمب‌های خوشه‌ای و بمباران شهرهای گیلان‌غرب و اندیمشک، قصد داشت علاوه بر تشدید رعب و وحشت، از حمله نیروهای ایران در جبهه‌ها نیز جلوگیری کند. 

مراسم بزرگداشتی برای شهدای عملیات والفجر ۲ و ۳ و شهرهای بمباران‌شده در ۲۴ مرداد ۱۳۶۲، در مسجد امام خمینی بازار تهران برگزار شد. حدود سه سال بعد، عملیات کربلای ۱ در ۹ تیر ۱۳۶۵ در منطقه مهران، منطقه عملیاتی والفجر ۳، انجام شد.