1999年7月，根據與美國宇航局NASA簽署的合作協議，波音“鬼怪工廠”開始開發X-37的工作。
合同包括X-37進入和著陸試驗飛行器的開發，並用它進行壹系列進入和著陸試驗，之後開發設計出可進行軌道飛行試驗的X-37飛行器。飛行器漫長而曲折的歷史還包括其研發機構也曾發生易手。
美國空軍提出太空飛機，NASA進行研制X-37試驗太空飛機以作為航天飛機的換代候選產品之壹；
2002年取消了X-37項目；2003年11月17日NASA重新恢復研制，實現 軌道飛行270天 的計劃，目的是論證裝有科學遙感設備照相機和彈藥的太空飛機 繞地球軌道壹次飛行幾個月時間可行性 的方法。
2004年，美國國防部高級計劃研究局突然從NASA手中接管了X-37的全部研制工作。此後，X-37就壹直處於絕密狀態。內部人士稱，高級計劃研究局搶過X-37的研究權，正是試圖對其進行改良，研制出新壹代軍用太空飛機。
幾年前，X-37B最初準備從航天飛機的載荷艙部署。但是在“哥倫比亞”號悲劇發生之後，X-37B改由“德爾它”火箭發射，最後才確定由“宇宙神”-5改進型壹次性運載火箭發射。
2009年11月2日自研發之初，美國的X-37B太空飛機計劃就壹直籠罩著神秘色彩，幾個和太空飛機的研制和生產有關的機構都對有關情況諱莫如深。
X-37B太空飛機 2010年4月試飛。（4月22日已經試飛成功）