美国政府一向高度关注战略侦察能力，为此历史上开发过很多战略侦察机。为了让侦察机在执行战略侦察任务时，不容易被敌方的防空火力捕捉和击落，美国在侦察机上下了很大的功夫。
1955年，美国的U-2侦察机首次飞行。U-2侦察机最大飞行高度可以达到22000米，但是它的飞行速度只有每小时大约800公里，这样的性能在当时已经算是非常出色的了。但在50年代的中后期，苏联已经开发出了防空导弹，防空导弹的最大射高可以达到20000米以上，对于高空飞行的目标构成了严峻的危险。
（美国老牌侦察机U-2）
事实上，在1959年的10月7日，中国人民解放军空军就创造了世界上首例地空导弹。这一天，我们用苏制的萨姆-2导弹，击落了在19000米高空飞行的时速700公里的美制RB -57D侦察机，驾驶飞机的飞行员王英钦当场丧生。
一年之后的1960年，苏联又在自己的领空上用萨姆-2击落了高空飞行的U-2侦察机，飞行员鲍尔斯落地之后被俘。由此可见，高空侦察机如果速度不够快的话，在当时的地空导弹面前只会愈发显得脆弱，这也是美军急于研制新型的战略侦察机的重要原因。
（苏联人发明了萨姆-2，但是用萨姆-2打下飞机的第一人是我们）
当时美国国防部和中央情报局提出，需要一款可以在30000米高空，以最大速度3倍音速执行任务的侦察机。经过一番努力，美国洛克希德公司赢得了竞标。而洛克希德公司之所以能够赢得竞标，很大程度上取决于该公司的天才设计师凯利·约翰逊先生。
凯利·约翰逊是一个杰出的工程师，他对于美军提出的这种竞标的技术要求给出了自己的答案。就是要让新的飞机拥有更好的气动性能，更小的飞行阻力。同时，如果有可能的话，能够拥有更小的雷达截面积，这样敌方探测到它的可能性会比较小。并采用强大的新型动力，使得这架飞机可以飞行在3倍音速的水平上。
（凯利·约翰逊）
但是如何让飞机能够飞到高空呢？
凯利·约翰逊给出的解决方案是，采用翼身融合设计，同时让飞机具有比较小的翼载荷。为此他提出的解决方案是，采用无尾三角翼设计，同时除了无尾三角翼，该机还采用了两片向内倾斜的垂直尾翼，发动机短舱被安置在机翼的中部，同时整个的前机身和机翼的前缘都具有非常流畅的边条，边条跟机身以及主翼完美的融合在一起，形成了一个基本上可以被认为是翼身融合体的设计。
这样的设计有一个巨大的好处，就是在飞机以3马赫的高速飞行时，前机身的边条可以起到现代飞机的鸭翼作用，产生增升配平的作用。让这架飞机在高速飞行的时候，不至于为配平花费更多的代价。但即便是气动方案给出了这样的设计，在实际的研制中，洛克希德公司仍然遭遇了巨大的困难。
第一个方面是，飞机在高速飞行的时候，会遇到强大的气动加热效应。这种效应可以让机身的温度达到800华氏度，也就是摄氏400多度。如此高的温度意味着，整个飞机的结构必须耐高温。
这样一来，传统的铝合金材料和传统的塑料橡胶材料，都没有办法使用。能够胜任这种高温环境的，只有钛合金。为此，新型的飞机广泛使用了钛合金结构材料。
实际上在使用钛合金的过程中，美国遇到了很多问题。
比如说，当时的大型钛合金结构件，如果想要提高生产效率，需要大型的锻制机械。而当时美国没有25000吨的锻机，只能采用简单的方法，就是在毛胚件上直接用机械加工的方法，实现最终的成型。
为此，事后接受采访的时候，当年的工程师说，传统的机械加工会让毛坯90%的材料都成为废料，这种加工效率是比较低的，而且成本高昂。相比之下，苏联当时拥有大型的锻造机构，生产效率更高。
但即便如此，美国仍然用这种方法完成了大型的钛合金结构件的制造，同时在测试中发现了很多问题。
比如说，钛合金对于氟、氯和铬等元素的耐受力很差，如果钛合金接触这些元素的话，强度以及寿命会受到很大的影响，为此在钛合金的切削工艺上也要做改进，传统的加工切削液都得被替换成特种切削液。特种切削液要专门花钱研制，在加工装配中所有含铬的金属工具都得是特制的，同时得用除氯之后的水来清洗材料，保证钛合金的寿命。
由此可以想见，整个的工艺有多么复杂。大型的钛合金结构件在制造完成以后，美国做了很多测试，其中大量测试是针对热载荷方面，也就是飞机在高温飞行环境中，这些钛合金能否耐受得住。其中一次比较有趣的实验，就是机翼部分的钛合金板材在热测试的时候，发现板材的变形度已经超出了设计指标的极限。
设计团队绞尽脑汁想了很多办法，最终在SR -71机翼表面采用了波纹型的材料设计。这种波纹材料可以在受热的时候，通过波纹曲率的变化，实现对于延展性很好的容纳，导致整个机翼的板材不会出现剧烈的变形。它的原理有点像我们今天马口铁罐头上那个波纹设计，实际上就是为了能够更好的承受热载荷。
在高温环境中，很多零部件都会出问题，比如说飞机的起落架以及上面的轮胎。那么轮胎如何承受更高的温度呢？工程团队的解决方案是，把轮胎的起落架舱设置在油箱的内部，让油箱能够起到一个热交换器的作用，在高温环境下为轮胎提供很好的散热作用。
为此，传统的塑料和橡胶全部都不能用，所以SR-71在燃料滑油管上所使用的密封件，全部换成了金属材料。这些问题耗费了大量的时间和成本，所有的滑油也得换成耐高温的，保证能够在数百度的环境下，仍然能够正常工作。为此，美国的化工系统也忙碌起来，为SR-71开发各种特殊的滑油以及液压油。
另外一个难缠的问题是，动力系统。SR -71所使用的动力系统是普惠公司的J-58发动机，这种发动机按照今天的标准来讲，它是一种比较奇特的布局，它是一种单转子带加力的涡喷发动机。但是与前面复杂的进气流道和激波锥相配合，它就成了世界上最早的一种变循环发动机。
在低速情况下，压气机对空气进行压缩，然后在燃烧室与燃料混合，最后再推动涡轮部件。在高速的环境下，激波锥会前后移动，同时整个发动机复杂的旁路系统会进行开合工作，使得这种发动机能够以更接近冲压发动机的方式工作。
具体的方式，实际上可以这样理解。在3倍音速以上的时候，在压气机部分的旁路会打开，预压缩的空气经过压气机和前方进气道的联合压缩，通过复杂的激波器对空气完成压缩以后，直接向加力燃烧式供气，使得飞机能够在高空维持很长时间的高速飞行。
SR-71在解决了诸多问题之后，终于成为美军的战略侦察之眼。在冷战时期它执行过很多秘密任务，搜集了大量的重要情报，成为美国中央情报局非常倚重的一种侦查利器。
直到今天，SR-71诡诈的外形和奇特的动力系统，仍然被航空爱好者们认为是一种非常独特的设计。虽然它耗费了大量的资金，花费了巨大的代价，但是它最终仍然满足了中央情报局的技术要求。
SR -71服役以后，曾经风光了一段时间，虽然它将近20年，都是在极度保密的环境下度过的。
随着防空武器的发展，即便在3万米的高空，以3倍音速飞行的飞行体，仍然会面对更加强大、高速的防空武器的发现和拦截。
所以在60年代的中后期，美国的战略侦查更多地转向了高性能的侦查卫星，对于这种飞行平台它的依赖性降低。最终在1998年，SR-71退出了美军现役。但即便如此，到了今天，SR-71所使用的很多工艺文件、原始设计，特别是动力系统的细节方案，仍然被作为军事秘密加以保守。
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