Запуск на низкую околоземную орбиту будет осуществлен с использованием ракеты-носителя «Атлас-5/501» специалистами 45-го крыла космического командования ВВС США со стартовой площадки «Комплекс 41» на космодроме на мысе Канаверал (шт.Флорида). После выполнения поставленных задач аппарат должен совершить посадку на авиабазе «Ванденберг» (шт.Калифорния).

Подразделение «Фантом Уоркс» компании «Боинг» изготовило два аппарата X-37B.

OTV-1 стартовал 22 апреля 2010 года и приземлился 3 декабря на авиабазе «Ванденберг» (шт.Калифорния). Общая продолжительность полета  аппарата составила 220 суток. Полет был признан успешным. Единственной названной проблемой стала лопнувшая при посадке шина. По этой причине  давление в шинах основного шасси второго OTV  снижено на 15%.

ВВС США не раскрывают истинные цели полета аппаратов и их стоимость. Официально целью запуска OTV заявлена демонстрация возможности применения беспилотных космических летательных аппаратов многоразового использования для выполнения задач воздушных сил.

Разработчики тщательно проанализировали данные первого полета для принятия решения о проведении усовершенствования второго образца. Как сообщалось, по результатам проведенного анализа серьезной модификация OTV-2 не планировалось.

Второй полет позволит подтвердить надежность конструкции и получить дополнительные данные о функционировании всех систем.

По информации заместителя министра ВВС по космическим программам Ричарда Маккинни, на X-37B можно проводить испытания различных материалов, нового оборудования и возвращать их на землю для анализа.

По оценке экспертов, X-37B может использоваться для ведения космической разведки, обеспечения связи, навигации, сбора данных о погоде.

В перспективе запланирован третий полет X-37, который выполнит уже побывавший в космосе аппарат OTV-1.