De to X-21 var sterkt modifiserte Douglas WB-66D lette bombefly. De ble utstyrt med nye vinger, og motorene ble flyttet til bakre del av flykroppen for ikke å forstyrre luftstrømningene rundt vingene. Vingene hadde mange smale spalter langs alle vingeflatene. Disse var koblet sammen med et sugesystem som evakuerte den oppsugde luften gjennom et rør i halepartiet. For å hindre forstyrrende turbulens langs vingefestene ble det bygd en pukkel oppå flykroppen.