本次飞行是2010年执行演示验证任务的第一架X-37B轨道验证飞行器的第二次飞行试验。2010年4月～12月，第一架X-37B在轨飞行225天。2011年3月～2012年6月，第二架X-37B在轨飞行469天。
秘密的高技术X-37B飞行器长8.8米，尺寸约为NASA航天飞机的四分之一，能够在机场跑道自主着陆。前两次飞行返回后，X-37B在南加利弗尼亚范登堡空军基地着陆。第三次飞行试验可能在曾经用于航天飞机降落的NASA肯尼迪航天中心5千米跑道上着陆。
美国军方没有披露与此次新的秘密任务有关的更多信息。外界只知道这是轨道验证飞行器的第三次飞行即OTV-3。实际上，在发射17分钟后，美国军方封锁了有关消息。
美国哈佛-史密松森天体物理中心的科学观察家乔纳森·麦克道威尔推测：X-37B携带了设计用于侦察的传感器，同时可能用作未来卫星的测试平台。麦克道威尔驳斥了有关将X-37B作为一种武器或跟踪中国卫星的传言。
麦克道威尔承认他并不知道X-37B携带的物品到底是什么。他称星上传感器可能有成像或拦截来自阿富汗恐怖分子训练基地和其他热点地区的电子信号的能力。麦克道威尔说：“X-37B能完成的所有任务正是侦察卫星通常所做的。”
麦克道威尔称重复使用太空飞机的特点是可以按需快速发射。第三次飞行的重点在于这是X-37B的第一次重复使用飞行任务。麦克道威尔：“航天器在机场跑道着陆后进行重复使用，那是只有航天飞机才真正实现过的。”
根据业余卫星观测者的观测，前两次秘密的X-37B运行于320千米～480千米，倾角为40度的圆轨道。这意味着X-37B飞越覆盖了南、北纬40度之间的区域。
麦克道威尔称X-37B的飞行轨道使得俄罗斯遥远的北方地区处于其观测范围之外。他说：“X-37B可能在观测中东地区或可能仅被用于在美国上空进行传感器测试。”
麦克道威尔称第三次飞行也将和前两次具有相同的飞行轨道和试验任务。X-37B项目可追溯到1999年，现在由空军快速能力办公室负责管理开展空间试验。
一些科学家如科学家关注联盟的劳拉·格雷戈坚决主张：空军可以通过使用成本更低、效能更高的一次性使用航天器或以降落伞返回的航天器来实现同样的目的。格雷戈在一份声明中说：“返回地球的能力代价高昂。”
