Forberedelsene til de første testene av X-37A begynte i 2005, og 7. april 2006 ble jomfruturen gjennomført med hjelp fra SpaceShipOnes moderfly «White Knight». X-37A ble sluppet i en høyde på 11 278 meter (37 000 fot) og gjennomførte en selvstyrt glideflukt og landing. Landingen gikk fint, men flyet rakk ikke å stoppe før enden av rullebanen, noe som resulterte i et skadet nesehjul, ifølge DARPA-talsmann Jan Walker.