X-37B空天飞机实际上是一种小型航天飞机，发射后进入地球轨道并在太空遨游，在太空逗留9个月后进入自动驾驶模式并像航天飞机一样返回地球，最后在加州范登堡空军基地或者附近备用基地——爱德华兹空军基地着陆。

X-37B在太空时将进行多项保密试验。美国空军负责太空项目的高官称，空军的主要兴趣是测试飞行器的自动飞行控制系统并统计再次发射该飞行器所需成本。

X-37项目最初由NASA发起，目前归空军快速能力办公室负责。该项目将加快发展并部署国防部挑选的作战支持与武器系统。X-37B的首次飞行能让空军评估该飞行器的性能，并确保各部件与系统正常工作。