.NET Framework 3.0, der tidligere hed WinFX, blev frigivet 21. november 2006. Det inkluderer et nyt sæt af managed code APIer, som Microsoft introducerede i sit operativsystem, Windows Vista til at erstatte det daværende Windows API. Det eksisterende Windows API blev stadig holdt tilgængelig i Vista, men blev ikke sideløbene opdateret til at give adgang til den nye funktionalitet, der blev introducet sammen med .NET Framework 3.0. Formålet med .NET Framework 3.0 er at give programmørerne et fælles klassebibliotek, uanset hvilket af Microsofts programmeringssprog der anvendes. Det er altså muligt at udvikle moduler i forskellige sprog, som har mulighed for at arbejde sammen, da de anvender de samme baseklasser, og kompileres til samme objektkode, kaldet CIL.
Microsofts .NET Framework 3.0 tilføjer funktionalitet med følgende nye hovedkomponenter:
.NET Framework 3.0 findes også til Windows XP og Windows Server 2003, for at forøge antallet af computere der vil være i stand til at køre programmer der er baseret på .NET Framework 3.0.