X-37B的尺寸大约只有美国现役航天飞机的四分之一，将为美空军提供一种可重复使用的、可利用自身有效载荷舱部署小型太空船或可回收式小型载荷的空间飞行器。可复用军用无人太空飞机X-37B将被装在“宇宙神”火箭的发射罩内发射。X-37B长约8.8米，翼展约4.6米，起飞重量超过5吨。飞机减速离开太空，可能使用范登堡空军基地长4600米、宽61米的跑道着陆。X-37B将自动驾驶快速进入范登堡空军基地着陆。范登堡空军基地还是航天飞机紧急着陆场，是排在加州爱德华兹空军基地之后的第二备份。而爱德华兹空军基地也是X-37B太空飞机的备选着陆场。
在轨道上，此太空飞机可以从事情报收集、发射小卫星、测试太空设备等工作。X-37B任务的目的是演示多种多样的试验和技术，包括：高耐久、高温热力学保护系统；耐贮存、无毒液态推进剂；和重要的新空气动力学特性--所有这些都将应用于未来的可复用太空飞行器。
