В числе операций, выполненных беспилотником на орбите, — развертывание экспериментального спутника FalconSat-8, спроектированного и построенного курсантами Академии ВВС США. Его полет начался в октябре 2021 года, и спутник до сих пор на орбите. Также на борту X-37B изучалось воздействие длительного пребывания в космосе на семена растений, что может быть полезно для готовящихся миссий на Марс, ведь им придется везти с собой запас земных семян для обеспечения пропитанием внеземной колонии.