En août 1950, l'armée de terre américaine lança une compétition industrielle pour la construction d'un convertible. Cette compétition était motivée par la guerre de Corée, et son champ de bataille accidenté peu favorable aux mouvements de troupes par voies terrestres.
Au moment où l'armée communique les termes du contrat, la Bell Aircraft disposait déjà de données très précises sur la question.

En effet, Lawrence J. Bell dit Larry (le fondateur-directeur de la Bell Aircraft) a toujours cru dans les "bienfaits" du vol vertical. Et s'il croyait d'abord au principe du "Convert-O-plane" (un avion décollant le nez pointé vers le ciel juché sur un train tricycle), il fut vite séduit par le "convertible".
Le "convertible" ressemble à un avion bimoteur classique, mais dont les deux hélices de grand diamètre, implantées en bout d'aile et orientées verticalement avant le décollage doivent basculer progressivement en vol, puis atteindre une vitesse de croisière bien supérieure à celle d'un hélicoptère.

C'est donc rapidement (en moins de un an) que la Bell Aircraft proposa à l'US Army le Bell 200 baptisé XH-33 puis XV-3 par les militaires.
Entièrement métallique, le XV-3 est motorisé par un unique moteur Pratt & Whitney R-985 installé derrière le poste de pilotage. Ce moteur de 456 ch. entraîne à la fois la transmission (qui court le long de chacune des ailes) et les deux rotors tripales reliés à la voilure par des mâts. Le basculement des rotors (jusqu'à 90°) est assuré par deux moteurs électriques placé dans des nacelles en bout d'ailes. Ces moteurs permettaient au pilote de revenir en mode hélicoptère (disques rotors ramenés sur un plan horizontal) pour une auto rotation en cas de panne moteur.

En octobre 1953, l'état-major commanda de manière officielle deux prototypes.
Le premier prototype fut achevé en janvier 1955.
Le premier vol du XV-3 se déroula le 11 août 1995 à Forth Worth (Texas) aux mains de Floyd Carlson. Ce vol se résuma à quelques minutes d'évolution stationnaire (à 6 mètres du sol) avec une désagréable impression d'instabilité. Malgré tout, les essais en vol continuèrent avec pour mission première d'effacer l'instabilité de l'appareil.
La mise au point s'avéra longue et quelques modifications furent apportées au XV-3 notamment au niveau des mâts.
Mais le 23 août 1956, un violent à-coup vibratoire (lors de la transition vol vertical / vol horizontal) fit s'écraser l'appareil et blessa très sérieusement le pilote d'essai Dick Stansbury. Heureusement, celui-ci se rétablira, mais il céda sa place de pilote d'essai à Bill Quinlan.
Suite à cet accident, les rotors articulés tripales furent remplacés par des rotors bipales semi-rigides. Et le 18 décembre 1958, la première transition vol vertical / vol horizontal fut réussi.

Le prototype fut alors confié aux militaires qui le jugèrent capable de voler dans les deux configurations pour lesquelles il a été conçu malgré sa tendance à l'instabilité. L'aéronef passait néanmoins de 170 km/h en mode hélicoptère à la vitesse de 210 km/h en mode avion.
Durant les années qui suivirent, le XV-3 subit plus de 250 vols d'essai avec plus d'une centaine de conversions réussies.
Enfin en 1962, le XV-3 fut confié à la NASA pour des tests en soufflerie. C'est d'ailleurs au cours d'un de ces tests que le rotor gauche rompit son support et provoqua de sérieux dégâts à la cellule.
Cet accident marqua la fin du XV-3.

Malgré tout, l'échec du XV-3 donna à la société Bell de nombreuses données qu'elle put exploiter pour la conception du XV-15 ou plus récemment du V-22 'Osprey'.

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