1999年7月，波音“鬼怪工厂”与美国宇航局签署合作协议，开始开发X-37的工作。合同包括X-37进入和着陆试验飞行器的开发，并用它进行一系列进入和着陆试验，之后开发设计出可进行轨道飞行试验的X-37飞行器。 2004年美国国防部高级计划研究局突然从NASA手中接管了X-37的全部研制工作。此后X-37就一直处于绝密状态。X-37B最初准备从航天飞机的载荷舱部署。但是在“哥伦比亚”号悲剧发生之后，X-37B改由“德尔它”火箭发射，最后才确定由“宇宙神”-5改进型一次性运载火箭发射。X-37B就会成为一个全球打击平台，美国的竞争对手肯定不会降低对这一计划被用于太空武器的警惕，相应地会以反卫星武器作为回应，美国国防部与宇航局已经制定了一项名为“FALCON”的计划，研制一种空天飞机以实现“快速全球打击”的构想，这种空天飞机在两小时内可攻击地球上任意一个目标。“X-37”太空飞机是“FALCON”项目中的第一个预研型号。2011年3月5日下午5时46分，美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地成功发射第二架X—37B轨道试验飞行器，计划飞行时间9个月。
