Sekcja niehermetyczna Sekcja niehermetyczna HTV-3 przeniosła ładunek o łącznej masie 1,1 tony. W tym przedziale zostały umieszczone następujące urządzenia: Multi-Mission Consolidated Equipment (MCE), Space Comunications and Navigation (SCaN) Testbed. Wszystkie te urządzenia zamontowano na palecie zewnętrznej modułu Kibō.
Misja thumb|Start rakiety H-IIB F3 z HTV-3 na pokładzie Start HTV-3 został wystrzelony w kosmos 21 lipca 2012 o 02:06:18 GMT z Centrum Lotów Kosmicznych Tanegashima na pokładzie rakiety H-IIB F3. Podczas startu nie odnotowano żadnych problemów z rakietą. Po 15 minutach od startu HTV-3 został odłączony od członu górnego rakiety. Po udanej separacji ładunku silnik drugiego członu został ponownie włączony w celu wprowadzenia na trajektorię wejścia w atmosferę (był to pierwszy taki test). Człon ten spadł do Oceanu Spokojnego.
Podczas startu HTV-3 pogoda nad stanowiskiem startowym była deszczowa, temperatura wynosiła 27,1 °C, a wiatr wiał z prędkością 2,3 m/s z kierunku północno-zachodniego.