.NET Framework 3.0, anciennement WinFX, inclus des nouvelles API de code managé. Elles font partie intégrale des systèmes d'exploitation Windows Vista et de Windows Server 2008. Ces API sont aussi disponibles en téléchargement pour Windows XP SP2 et Windows Server 2003. Il n'y a pas de changements majeurs inclus avec cette version. Le .NET Framework 3.0 utilise le Common Language Runtime de la version 2.0 du Framework^. Contrairement aux autres évolutions du Framework, il n'y a pas eu d'équivalent à cette version pour le .NET Compact Framework.

Le .NET Framework 3.0 est constitué de 4 parties principales :

Windows Présentation Foundation (WPF), anciennement Avalon ; Il s'agit d'un nouveau sous-système d'interface utilisateur basé sur XML et le dessin vectoriel. WPF utilise les cartes graphiques 3D et Direct3D.

Windows Communication Foundation (WCF), anciennement Indigo ; WCF est un système de messagerie orienté services qui permet aux programmes de communiquer localement ou à distance (d'une façon analogue aux services web).

Windows Workflow Foundation (WF) permet la construction de transactions ou tâches automatisées à l'aide de workflows.

Windows CardSpace, anciennement InfoCard est un composant logiciel destiné à mémoriser de façon sécurisée les informations numériques relatives à une personne et fournit une interface unifiée pour le choix des identités pour une transaction particulière.

Le nouvel environnement inclus également les autres éléments du Framework .NET, à savoir :

   -   Le Common Language Runtime ;
   -   ASP.NET ;
   -   WinForms;
   -  ADO.NET.