X-37 er det tredje X-flyet som utforsker avanserte gjenbrukbare romfartøyer. De to første, X-33 og X-34, var designet for å teste ut nye teknologier ved lavere høyder og hastigheter, mens X-37 skulle bli det første til å testes i rommet, og i tilbakevendingsfasen. Etter at NASA trakk seg fra prosjektet og DARPA tok over, er målene noe mer uklare, men hovedmålet er fremdeles at X-37B skal i jordbane og tilbake igjen på egen hånd, samtidig som nye teknologier skal testes ut.