Esimest korda 2010. aastal õhku tõusnud lennukimissioonide eesmärgid on valgustkartvad. Ametlikult on teada, et masina pardal on materjaliteaduste eksperimendid ning selle abiga tahetakse luua jätkusuutlikke tehnoloogiaid, mida kosmosereisidel rakendada saaks.
USA õhuvägi, kelle alluvuses projekt on, kinnitab, et eesmärgiks on testida lennumasina elektri- ja juhtimissüsteeme, soojustamislahendust, mootoreid ning atmosfääri taassisenemissüsteeme. Eelmisel korral kui lennumasin Maal käis, oli seda haldav teeninduspersonal näiteks riietatud kaitseülikondadesse. See omakorda tekitas spekulatsioone, et lennuki pardal on midagi radioaktiivset.
Lennumasina pardal tõesti on ka terve hulk selliseid katseid, mille kohta tavainimestele ülemäära palju ei räägita. Tegelikult on saladusloori all lausa valdav osa X-37B pardal toimuvatest eksperimentidest. Seetõttu on spekuleeritud, et tegemist võib olla ka hoopis luuremasinaga, näiteks kirjutas The Guardian 2014. aastal, et üheks missiooni eesmärgiks on hoopis välja selgitada, kuidas luuramiseks kasutatavad süsteemid orbiidil olekule vastu peavad.
Strateegiliselt oluliste tehnoloogiate uurimisega tegelev James Andrew Lewis ütles AirSpaceMagile, et suure tõenäosusega on missiooni üks eesmärkidest välja arendada luuresatelliitide jaoks kasutatavad kaamerasensorid. "Õhuvägi tahab välja arendada väiksemad sensorid, et vahetada suured ja kulukad satelliidid välja väiksemate kuid sama võimekate vastu," ütles Lewis.
USA õhuväel on kokku kaks X-37B lennumasinat, mõlemad on ehitatud Boeingu poolt. Tegemist ei ole ülemäära suure aparaadiga, põhimõtteliselt on tegemist vähendatud mõõtmetega Space Shuttle kosmosesüstikuga. Mainimist väärib ka see, et X-37B lastiruumi võib võrrelda keskmise pikapi omaga, seega ülemäära ruumimahukaid eksperimente selle abiga igatahes kosmoses teha ei saa.
