D-21骑在洛克希德M-21发射机的后面

当时计划D-21骑在洛克希德M-21发射机的后面，以获取发射速度和高度，然后点燃D-21独特的RJ43-MA20S-4冲压喷气发动机，并在预编程的飞行中释放它。SR-71的工作是拍摄M-21发射机发射D-21无人机。

到目前为止，已经有三次成功地将M-21发射机的D-21分离出来。在每次这些飞行中，即使发射成功，D-21无人机也因为一些轻微的机械故障而损坏了无人机，因为在3马赫和28000米以上，确实没有“轻微”故障。

M-21发射机上的机组人员，穿着类似太空服的高压飞行服。一旦达到预定的发射速度和高度，M-21 / D-21组合飞到SR-71旁边。

不过出了意外，无人机把发射机撞了，然后就悲剧了。美国空军也认识到这样发射太危险了，取消了M-21发射计划。

D-21计划依然向前发展，后来改从B-52轰炸机上发射。然后D-21用火箭助推器升高到28公里高空和3马赫以上。一旦获得速度和高度，助推单元就会脱落，D-21无人机开始其间谍任务。

B-52发射

经过一年多的B-52母机测试后，D-21无人机已准备好对中国进行首次秘密侦察任务。尼克松总统批准了1969年11月9日的第一次侦察飞行，该任务由加利福尼亚的比尔空军基地发射。

尽管成功发射但D-21无人机通通失踪。在1972年中期，在四次尝试用D-21无人机飞越红色中国以及四次任务失败后，该计划被取消。

这四次出击全部针对中国罗布泊核试验场。D-21从1969年11月到1971年3月，共进行了四次实战出击，全部针对中国罗布泊试验场，但四次出击全部遭到失败。其中前三次成功拍摄到情报照片，但全部回收失败，而第四次则在进入中国领空后神秘失踪。

D-21仅仅实战出击了四次，就退出了历史舞台。于是结束了历史上最雄心勃勃，最离谱的间谍活动之一。

中国缴获D-21残骸

最后一架D-21无人侦察机，失控坠落在云南西双版纳森林里，飞机残骸保存相对完好，残骸为中国航空技术提供了很高的参考价值。这架D-21现放在北京小汤山中国航空博物馆内展。

中国缴获D-21残骸后，多年对其进行保密，美国方面也未公开相关历史，因此这段历史近年来才真相大白。