上世紀50年代是一個瘋狂追求速度的年代，各航空大國已經熟練掌握了飛行器超音速飛行的奧秘，但這並不是終點，設計師正在瘋狂地追求高超音速飛行，美國的X-15火箭動力實驗機就是這樣一款追求速度和高度的產物。
X-15的名氣相對來說不是那麼大，但從技術上來說，設計師對X-15實驗機的評價非常高，它對美國的航空、航太技術都有巨大的影響，放到今天也不是一般國家能玩得轉的技術。X-15由北美航空公司研發製造，總共建造了3架原型機，飛行199次。
X-15是一款造型獨特、渾身黑漆且非常笨重的飛機，飛機長15.45米，梯形的機翼翼展很小，尾部安裝大尺寸垂尾。因為要高速飛行，空氣與機體高速摩擦會產生高溫，常規的鋁合金蒙皮根本無法適應，就算是不銹鋼也會出現變形，因此飛機採用的是鉻鎳鐵合金，它能承受1200~1300華氏度的高溫，不過它的缺點也很明顯，那就是它的重量太大，為此設計師在飛機內部採用重量更輕的鈦合金。
飛行員的工作環境與普通飛機不同，人體會承受巨大的低壓，當時已經意識到壓力服的重要性，X-15飛行員獲得了一套全新的壓力服，它包括供氧設備、通信設備等，事實上它就是後來美國NASA的宇航服原型，為了進一步保護飛行員，駕駛艙內還充滿了氮氣，可以減輕火災意外造成的傷害。
很多人都不知道的是，X-15飛行員的座椅技術居然源自拖拉機，當時設計生產農用設備的IHC公司進行過關于座椅的研究，原本長時間駕駛拖拉機是一件很辛苦的事，公司仔細地研究了座椅造型對人體的影響並研製了相應造型的座椅，X-15的設計師直接將產品複製了過來。
X-15採用一台XLR99-RM-2火箭發動機提供動力（第一架原型機是2台推力更小的火箭發動機），發動機用液態氧和液態氨驅動，運行的時候還會噴注乙炔用于穩定燃燒，在高空可以達到313kN的最大推力。
不過和其他火箭發動機一樣，X-15的發動機只能短暫的燃燒，標準發動機燃燒時間不足2分鐘，後來增加外部可拋棄油箱將燃燒時間增加到4分20秒，因此該機不採用自主起飛，而是掛載在B-52重型轟炸機下爬升到一定高空後投放，依靠強大的推力驅動飛機爬升衝刺，燃料耗盡後飛機在慣性的作用下繼續爬升一段距離，隨後下降返回地面。飛機後方採用兩具滑橇式起落架，機頭下方安裝另一具輪式起落架。
X-15在飛行中還存在另一個問題，在正常的飛機飛行高度因為大氣層的原因，駕駛員可以通過調整空氣舵面改變飛行姿態，可是到了20萬英尺（約61000米）高度後空氣舵面就不再有用，設計師在機頭和翼尖上安裝了過氧化氫蒸汽推進器，通過噴射的蒸汽調整姿態。
X-15是美國第一種載人近地軌道飛行器，它在飛行中不斷提升高度和速度，達到了6.85馬赫的最大飛行速度，這比設計預期要高一點點，最大飛行高度更是達到了108千米。
駕駛X-15並不是容易的事，飛行員身穿厚重的壓力服本就操作不便，在無動力的情況下滑翔落地需要嚴格按照流程操作飛機，時刻關注儀錶盤上的各種資料並做出相應的細微調整。總共有12名飛行員駕駛過X-15，其中8人因飛行高度達到80千米的而獲得NASA的承認並賦予宇航員的身份，這8人中就有後來登月的阿姆斯壯。
X-15對美國的航空、航太技術都起到了非常大的影響，例如後來的登月計畫就運用了一些X-15獲得的技術，其他如太空梭、壓力服、大氣層內高超音速飛行器等都與之有關。
