本次飛行是2010年執行演示驗證任務的第一架X-37B軌道驗證飛行器的第二次飛行試驗。2010年4月～12月，第一架X-37B在軌飛行225天。2011年3月～2012年6月，第二架X-37B在軌飛行469天。

秘密的高技術X-37B飛行器長8.8米，尺寸約為NASA航天飛機的四分之一，能夠在機場跑道自主著陸。前兩次飛行返回后，X-37B在南加利弗尼亞范登堡空軍基地著陸。第三次飛行試驗可能在曾經用于航天飛機降落的NASA肯尼迪航天中心5千米跑道上著陸。

美國軍方沒有披露與此次新的秘密任務有關的更多信息。外界只知道這是軌道驗證飛行器的第三次飛行即OTV-3。實際上，在發射17分鐘后，美國軍方封鎖了有關消息。

美國哈佛-史密松森天體物理中心的科學觀察家喬納森·麥克道威爾推測：X-37B攜帶了設計用于偵察的傳感器，同時可能用作未來衛星的測試平臺。麥克道威爾駁斥了有關將X-37B作為一種武器或跟蹤中國衛星的傳言。

麥克道威爾承認他并不知道X-37B攜帶的物品到底是什么。他稱星上傳感器可能有成像或攔截來自阿富汗恐怖分子訓練基地和其他熱點地區的電子信號的能力。麥克道威爾說：“X-37B能完成的所有任務正是偵察衛星通常所做的。”

麥克道威爾稱重復使用太空飛機的特點是可以按需快速發射。第三次飛行的重點在于這是X-37B的第一次重復使用飛行任務。麥克道威爾：“航天器在機場跑道著陸后進行重復使用，那是只有航天飛機才真正實現過的。”

根據業余衛星觀測者的觀測，前兩次秘密的X-37B運行于320千米～480千米，傾角為40度的圓軌道。這意味著X-37B飛越覆蓋了南、北緯40度之間的區域。

麥克道威爾稱X-37B的飛行軌道使得俄羅斯遙遠的北方地區處于其觀測范圍之外。他說：“X-37B可能在觀測中東地區或可能僅被用于在美國上空進行傳感器測試。”

麥克道威爾稱第三次飛行也將和前兩次具有相同的飛行軌道和試驗任務。X-37B項目可追溯到1999年，現在由空軍快速能力辦公室負責管理開展空間試驗。

一些科學家如科學家關注聯盟的勞拉·格雷戈堅決主張：空軍可以通過使用成本更低、效能更高的一次性使用航天器或以降落傘返回的航天器來實現同樣的目的。格雷戈在一份聲明中說：“返回地球的能力代價高昂。”