X-37不同系列的测试任务中，美国官方经常採用不同的材料去制造X-37的机身，使其可以了解在不同轨道环境下对机身制造材料的影响。
机身构造.X-37的机身採用全复合材料制造，机长大约八米、高度大约三米、翼展大约五米，其除了可依靠火箭搭载升空外，亦可透过大型飞机作为搭载平台，将X-37投放升空。在目前最新一个版本X-37B中，其机身不仅採用了全复合材料，还採用了新型可重复使用的防热材料，使X-37B在重返大气过程中可以有效防护所採生的极高温度的热力。
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