Problém je v tom, že vkládáte odkaz na $tempArray do $arr. Poté změníte referenci. Ve třetí smyčce máte 3 odkazy na stejné pole. To je důvod, proč se hodnoty zobrazují tímto způsobem... můžete to vyřešit poněkud neintuitivním způsobem.
zkuste:
$stmt->bind_result($tempArray["val1"], $tempArray["val2"],$tempArray["val3"]);
while ( $stmt->fetch () ) {
$x = $tempArray; //This copies the values of $tempArray to $x and each loop will create a new x.
array_push($arr, $x);
}