Określany jako kosmiczny samolot, X-37B wynoszony jest na orbitę okołoziemską w kapsule rakiety nośnej. Powraca na Ziemię samodzielnie, jak klasyczny wahadłowiec, lądując na lotnisku.
Samolot i jego misje orbitalne owiane są zasłoną tajemnicy.
USAF ujawniły dotąd jedynie skąpe informacje na jego temat. W 2004 r. USAF przejęły prowadzony od 1999 r. przez DARPA i NASA program budowy bezzałogowego wahadłowca Boeing X-37A. W latach 2005-2006 odbyły się atmosferyczne testy aerodynamiczne prototypu, który wynoszony był w powietrze przy pomocy samolotu-matki typu White Knight. 7 kwietnia 2006 r. X-37A wykonał pierwsze samodzielne lądowanie. W listopadzie 2006 r. siły powietrzne ogłosiły, że opracowują własny wariant pojazdu, który oznaczono jako X-37B OTV. Zbudowano dwa egzemplarze X-37B, które zewnętrznie przypominają X-37A.
Czytaj także: Thunderbolty pozostaną w służbie do połowy lat 30. XXI wieku
Pojazd ma podobny kształt do amerykańskiego wahadłowca – orbitera Space Shuttle – jednakże jest od niego cztery razy mniejszy. Jego długość wynosi 8,8 m. X-37B OTV zbudowano z lekkich struktur kompozytowych, które są dużo wytrzymalsze niż aluminium i kompozyty węglowe starych wahadłowców. Samolot ma luk grzbietowy, w którym znajdują się m.in. rozkładane panele solarne, które zasilają akumulatory litowo-jonowe.
