El X-37B es similar a las lanzaderas espaciales de la NASA, ahora retiradas, pero es más pequeño: unos 9 metros de largo por 4,5 metros de ancho. Funciona gracias a un panel solar que le permite mantenerse en vuelo durante largos periodos. Este avión está diseñado para aterrizar en una pista sin asistencia humana.
Ya que la nave puede hallarse a alturas de hasta 800 kilómetros sobre la Tierra, a una distancia mayor a la de la Estación Espacial Internacional (354 kilómetros), hay hipótesis que afirman que las autoridades estadounidenses podrían haber usado la nave espacial para vigilancia. Por ejemplo, para observar a la Tiangong, la nueva estación espacial china.