X-43A-prototypen liknar ett elegant flygplan med låg profil:ett 12 fot (3,7 m) långt, 5 fot (1,5 m) vingspannfarkost som väger 2 800 lb (1 270 kg). Dess mest anmärkningsvärda egenskap är dock den luftandande scramjetmotorn som driver den.

För att förstå X-43A:s motor hjälper det att jämföra den med en konventionell raket. En typisk raketmotor genererar dragkraft genom att förbränna ett flytande oxidationsmedel med ett vätebränsle i en förbränningskammare.

Heta gaser med högt tryck och hög hastighet strömmar genom ett munstycke, accelererar till hastigheter på 5 000–10 000 mph (8 000–16 000 km/h) och producerar dragkraft.

Nackdelen med konventionella raketer är det enorma syrebehovet ombord. Till exempel bar rymdfärjan 143 000 gallons (541 314 L) flytande syre, som vägde 1 359 000 lb (616 432 kg). Utan det syret skulle skytteln bara väga 165 000 lb (74 842 kg).

Luftandningsmotorer eliminerar behovet av syre ombord genom att ösa upp atmosfäriskt syre under flygningen. För jord-till-omloppsuppdrag skulle fordonet bära ytterligare syre, men mycket mindre än en rymdfärja.

Scramjetmotorn är en anmärkningsvärt enkel design utan rörliga delar. Själva X-43A fungerar som en del av motorsystemet:fronten fungerar som insug och aktern fungerar som munstycket som accelererar avgasluften.

Förbränning i en scramjet sker endast vid överljudshastigheter, eftersom luften måste flöda tillräckligt snabbt för att kunna komprimeras.

Istället för en roterande kompressor som en turbojet, komprimerar fordonets framåtgående hastighet och aerodynamiska form den inkommande luften. Vätebränsle sprutas sedan in i denna ström, och de expanderande heta gaserna från förbränningen accelererar avgaserna för att skapa en enorm dragkraft.