Младший собрат пилотируемых шаттлов Х-37В имеет гораздо меньшие размеры: 8.8 м в длину и 2.9 м в высоту, размах крыльев составляет 4.6 м, а стартовый вес — около 5000 кг. Запуск на орбиту осуществляется ракетой, а возвращается он, как и шаттл, планируя в воздухе.

На сегодняшний момент аппарат выполнил три полёта в космос, причём все полёты были окутаны строгой секретностью, ставящей в тупик военных экспертов.

Предположительно, Х-37В использовался для доставки на орбиту спутников-шпионов. Четвёртый полёт анонсирован как полёт для испытания новой двигательной установки электрореактивного типа, что является беспрецедентным примером открытия тайны ВВС США. Помимо этого самолёт должен провести испытания различных материалов в условиях космоса по программе НАСА.

Электрореактивная силовая установка Х-37В мощностью 4,5 кВт использует в качестве рабочего тела ксенон, который имеет гораздо меньший вес, чем традиционный гидразин. Эта технология может помочь в выведении спутников на орбиту с большой точностью. Тем не менее, эксперты утверждают, что испытание маневрового подруливающего устройства, вероятно, просто небольшая часть истинных задач аппарата.

Многие предполагают, что беспилотный космоплан с высокой вероятностью будет использован для тестирования технологий, которые повышают возможности спутникового шпионажа для США.

С этой точки зрения любопытен диапазон орбит, доступный Х-37В — его орбиты могут располагаться на высотах от 177 км до 500 км над Землёй. Для сравнения: Международная космическая станция вращается на орбите высотой 350 км.

За первые три полёта Х-37В пробыл в космосе 225, 469 и 649 дней соответственно.