Запуск беспилотника с мыса Канаверал запланирован на 4 марта 2011 года. Аппарат планируется вывести на орбиту при помощи ракеты-носителя Atlas V. Согласно планам ВВС США, X-37B OTV-2 пробудет на орбите не менее 270 суток.
Программа испытаний второго прототипа практически не будет отличаться от таковой для OTV-1. В нее будет добавлена только проверка работы электромеханических систем и более тщательное слежение за работой алгоритмов автономной посадки. По данным ВВС США, никаких аномалий в ходе испытания OTV-1 замечено не было. При приземлении аппарата 3 декабря 2010 года лопнула покрышка левого колеса основной стойки шасси. Для предотвращения этого инженеры снизили давление в колесах OTV-2 на 15 процентов.
ВВС США не раскрывают подробностей о том, какой груз будет находиться на борту OTV-2. Также не раскрывается и объем финансирования программы создания орбитального беспилотника.
X-37B OTV-1 был запущен в космос с мыса Канаверал 22 апреля 2010 года и совершил посадку 3 декабря на базе ВВС США Ванденберг в Калифорнии. Во время пребывания на орбите аппарат получил семь повреждений обшивки в результате столкновения с космическим мусором. Целью запуска OTV-1 в космос была проверка способности США выводить на орбиту беспилотники и возвращать их на землю в автоматическом режиме.