X-37B也被称为轨道试验无人飞行器，它延续了美军提出的先期概念技术演示验证的发展模式，旨在通过飞行试验，验证预研制阶段的技术成果，以检验技术的可行性、作战适用性和经济可承受性，这种神秘太空飞行器运行在一个椭圆形的轨道上，机动变轨通常发生在我们看不到的地球另一侧，从而无法预测X-37B的轨迹。

X-37B从外形上看起来像是航天飞机的微缩版，集航空器和航天器的优势于一身，能够在30-100公里的临近空间以高超音速飞行，飞行速度最高可达到25马赫，还可以在距地面203-926公里的低轨道上运行数百天，具有无人化、驻轨时间长、重复使用率高机动变轨和可维修性强等特点。

据美国空军官方网站发布的消息，X-37B将验证包括长时间在轨运行能力、X波段雷达和机械臂等载荷的应用能力，密封技术、热防护系统、太阳动力系统、环境建模系统性能等在内的一系列硬件设施和技术能力。

但是外界认为，X-37B担负的使命远比这些更复杂，还应该包括侦查观测、在轨维修卫星、躲避反卫星武器、捕获敌方卫星验证军用卫星新技术等等。未来X-37B可能成为遂行航天侦察、通信指挥、空间对抗、远程精确打击等多样化任务的新型太空作战平台。