Според плана на полета "Х-51А", който е способен да преодолее разстоянието между Лос Анжелис и Ню Йорк за 46 минути, ще бъде вдигнат във въздуха от специално оборудван бомбардировач "Б-52". След като набере необходимата височина, безпилотният самолет ще се отдели от бомбардировача и в автоматичен режим ще стартира реактивните си двигатели. Задачата му е да развие хиперзвукова скорост и да я поддържа в течение 300 секунди.
След като експерименталният апарат завърши изпитателния полет, се планира той да потъне в Тихия океан. При евентуален успех на изпитанията "Х-51А" може да се превърне в модел за създаването на пътнически самолети, а също така бойни ракети, космически и военни апарати от ново поколение.