Двухдвигательная силовая установка и лодочное днище повысили безопасность вертолета. В низу фюзеляжа располагались топливные баки, а также контейнер погружаемой части сонара-гидролокатора. В конструкции фюзеляжа помимо привычных стали и алюминиевых сплавов использовался новый авиационный материал титан. Впервые для несиловых элементов применены композиционные материалы. Центральная часть фюзеляжа переходила в хвостовую балку. Неуправляемый стабилизатор крепился справа концевой балки. Концевая балка могла для компактности хранения складываться вправо. По бокам фюзеляжа установлены на кронштейнах поплавки.

В носовой части фюзеляжа находилась двухместная кабина пилотов. Остекление кабины обеспечивало хороший обзор. Центральную часть фюзеляжа занимала грузо-пассажирская кабина объемом 27,6 куб. м. В грузопассажирской кабине располагалось оборудование для обнаружения подводных лодок и места двух обслуживающих его операторов. В десантном варианте предусматривалась возможность установки вместо него 15 сидений для солдат. С правой стороны кабины имелась широкая сдвижная дверь, над которой крепилась лебедка грузоподъемностью 270 кг. Вертолет был снабжен системой внешней подвески грузоподъемностью 2700 кг.

Двигатели были установлены рядом над грузо-пассажирской кабиной перед главным редуктором. На картере главного редуктора крепился блок гидроусилителей системы управления автоматом перекоса. Сзади главного редуктора под капотом кабана находились маслорадиатор, генераторы и прочее электрооборудование. Из приборного оборудования можно отметить автопилот, радиовысотомер, доплеровскую систему автоматической стабилизации при висении над точкой, пятилопастной несущий винт с шарнирным креплением лопастей. Втулка имела совмещенные горизонтальные и вертикальные шарниры, осевые шарниры с торсионами. Первоначально лопасти несущего винта имели D-образный прессованный алюминиевый лонжерон с прикрепленными к нему хвостовыми отсеками с сотовым заполнителем. С начала 70-х годов на S-61 устанавливаются стеклопластиковые лопасти. Для удобства хранения лопасти складывались вдоль фюзеляжа по бокам. Несущий винт был снабжен противообледенительной системой. Рулевой винт также пятилопастный с цельнометаллическими лопастями с прессованным лонжероном, к которому приклеивались отсеки с сотовым заполнителем.

Транспортный и поисково-спасательный вертолет S-61R

Шасси трехопорное с хвостовым колесом. Главные опоры убирались в боковые поплавки. Гидравлическая система состояла из основной и вспомогательной. На S-61 была впервые установлена система «Беа кап» («Медвежий капкан») принудительного притяга, фиксации на палубе и транспортировки в ангар.

Вооружение вертолета состояло из четырех акустических самонаводящихся торпед. Вместо них на борт можно было брать глубинные бомбы. S-61 стал первым в мире противолодочным вертолетом, способным одновременно выполнять задачи как по поиску, так и по уничтожению подводных лодок. На его борту вместе с ударным вооружением находилась и гидоакустическая станция-сонар. Помимо него на борт вертолета можно было принимать до 12 сбрасываемых радиогидроакустических буев. Для большинства его агрегатов был установлен ресурс более 1000 часов.

Заводские испытания прототипа S-61 (XHSS-2) закончились в феврале 1961 г., и вертолет поступил в летно-испытательный центр ВМФ США. Фирма кроме прототипа построила для ВМФ еще шесть предсерийных YHSS-2. Их успешная опытная эксплуатация привела к заказу флота США на серийное производство. Серийные машины получили название HSS-2 «Си Кинг» — «Морской Король». Они отличались от опытных более мощными двигателями. Вместо «Дженерал Электрик» T58-GE-6 мощностью в 1050 л.с. на них стояли «Дженерал Электрик» T58-GE-8 мощностью 1250 л.с. Вслед за американским флотом заказы на S-61 разместили военные моряки Японии (11 шт.) и Канады (41). В сентябре 1962 г., когда американские вооруженные силы меняли обозначение всех своих вертолетов, «Си Кинг» получил новое название SH-3A.

S-61 установил многочисленные рекорды. В мае 1961 г. была достигнута скорость на базе 3 км — 338,8 км/час и в декабре 1961 г. — на базе 100 км — 322,26 км/час, 500 км — 288,88 км/час и 1000 км — 282 км/час. 6 марте 1965 г. SH-3A стал первым вертолетом, который осуществил беспосадочный перелет через всю территорию США.

Вертолеты SH-3A были признаны первыми полностью полноценными противолодочными вертолетами, способными выполнять свои задачи в любой части земного шара, в любых погодных условиях. Однако Флот США нуждался не только в противолодочном, но и многоцелевом палубном вертолете, предназначенном для выполнения поисково-спасательных задач, в первую очередь при выполнении полетов самолетов с авианосцев, транспортных операций для перевозки грузов и людей с берега на корабль и с корабля на корабль, связи, наблюдения и корректировки. Для этих целей конструкторы фирмы Сикорского разработали на базе SH-3 многоцелевую модификацию CH-3A. В освобожденной от оборудования грузо-пассажирской кабине теперь могло разместиться до 26 пассажиров или 15 раненых на носилках либо до 3,6 т груза. Заводское название этой модификации — S-61A. Восемь таких машин приобрели Датские Королевские ВВС. Еще 35 S-61A приобрели Малазийские Королевские ВВС. Они переименовали «Си Кинг» в «Нари».

После присвоения многоцелевой амфибии CH-3A заводского обозначения S-61A, более ранняя противолодочная модификация SH-3A получила официальное название S-61B. Под ним она и поставлялась за рубеж.

Пассажирский S-61N

Восемь «Си Кингов» для президентского отряда, созданных в 1962 г., получили название HSS-2Z, а с осени 1962 г — VH-3A (заводское — S-61V). В 1964 г. девять SH-3A фирма Сикорского переоборудовала в буксировщики минных тралов RH-3A. Для прикрытия флотских палубных спасательных вертолетов во время боевых действий во Вьетнаме была создана вооруженная пулеметами модификация HH-3A. В нее было переделано 12 SH-3A. «Си Кинги» приобретались не только Флотом США. ВВС США купили шесть «Си Кингов» CH-3B аналогичных флотским CH-3A.

Всего завод Сикорского в Стратфорде построил 245 вертолетов семейства H-3A всех модификаций. Из них около 150 SH-3A было модернизировано в модификации SH-3G и SH-3H и два — в SH-3D. Некоторые из них эксплуатируются до сих пор.

В 1966 г. фирма «Сикорский Эркрафт» выступила с инициативой создать модернизированную модификацию — SH-3D. Она отличалась новыми двигателями «Дженерал Электрик» T58-GE-10 мощностью по 1400 л.с., дополнительным топливным баком, стабилизатором увеличенной площади, новым сонаром, а также погружаемым детектором магнитных аномалий. В левом поплавке были размещены 24 маркерных буйка. Узлов для подвески торпед стало два вместо четырех, но они теперь были управляемыми. Фирма построила для Флота США 73 SH-3D и еще два переоборудовала из SH-3A. Эти машины пять раз спасали приводнившихся астронавтов космических кораблей «Аполло». На базе SH-3D фирма построила для Флота одиннадцать вертолетов VH-3D для президентского отряда. Испанский ВМФ приобрел 22 SH-3D, аргентинский — четыре, бразильский — 12.