Seit einem halben Jahrhundert spielen die X-Flugzeuge bei der Erforschung neuer Technologien eine entscheidende Rolle. Beginnend mit dem ersten Überschallflug der Bell X-1 im Jahr 1947 bis zur modernen Stealth-Drohne X-45 stehen die "X-Planes" für den hohen technischen Stand der US-Luftfahrtindustrie. Über 40 Experimental-Flugzeugtypen repräsentieren die unterschiedlichsten Fluggeräte wie Hochgeschwindigkeitsflugkörper, ein geplantes Flugzeug mit Nuklearantrieb, Senkrechtstarter oder Raumgleiter. Früher dienten die X-Flugzeuge hauptsächlich der militärischen Forschung. Heute steht eher die Erprobung neuer Raumfahrtechnologien im Vordergrund. Diese sollen die immensen Transportkosten für Weltraumflüge senken.
Generell unterscheiden die Experten zwischen zwei Typen von X-Planes:
Die so genannten Pathfinder (Pfadfinder) dienen der NASA zur Grundlagenforschung für neue Technologien. Die X-1 war ein solcher Pathfinder. Genauso wie die 7.000 Stundenkilometer schnelle X-15. Beide Raketenflugzeuge brachten Erkenntnisse darüber, welche Kräfte beim Überschallflug wirken, wie sich die Luftströmung verhält und wie stark die Luftreibung das Flugzeug aufheizt.
Dagegen sind die so genannten Trailblazer (Wegbereiter) in ihrem Design dem entgültigen Flugzeug schon sehr ähnlich. Ein Beispiel hierfür ist die X-33, ein geplanter Nachfolger für das Space Shuttle. Oder die X-38, die als Rettungsboot für die Internationale Raumstation gedacht ist. Im militärischen Bereich sind als Trailblazer die JoinStrikeFighter-Prototypen X-35 und X-32 zu nennen.