Это был чисто военный проект, аналогично советским «Спирали» и Ту-136, причем цели проекта неоднократно менялись: пилотируемый космический бомбардировщик, разведывательная платформа, гиперзвуковой экспериментальный самолет. Сам X-20 в своих вариантах Dynasoar II, III, and Dyna-MOWS (Manned Orbital Weapons System) должен был обеспечить снабжение на орбите, сближение и осмотр спутников и орбитальную бомбардировку. Менялись и ракеты-носители: Titan I (9.11.59), Titan II (13.1.61), Saturn I (26.4.61), и, наконец, Titan IIIC (28.4.61). Первый пилотируемый полет намечался на 1 января 1966.
    X-20 должен был иметь керамическое теплозащитное покрытие, аналогичное примененному затем на Space Shuttle. В грузовом кабине позади пилота мог размещаться дополнительный член экипажа или 450 кг военной/научной полезной нагрузки. Сам космоплан двигателя не имел. Он был оснащен аварийным отсеком с твердотопливным двигателем, для использования при аварии на старте, чрезвычайного маневра схода с орбиты, маневра ухода на второй круг при посадке или разгона до сверхзвуковой скорости при старте с B-52. Для маневрирования на орбите X-20 оставлял после вывода промежуточную ступень с ЖРД.
    В 1959 летчиками-испытателями Джеком Маккеем и Нейлом Армстронгом были выполнены ряд полетов на истребителях JF-102A и F-5D для отработки маневрирования и посадки посадки по программе Dyna-soar.
    29 сентября 1961 ВВС США предоставили три контракта на ускоренное развитие Dyna-soar: Boeing Co. на создание планера и его систем, Radio Corp. of America на устройства связи и телеметрии и Minneapolis-Honeywell Regulator Co. на системы управления. В октябре 1961 г. Конгресс дополнительно выделил $ 85.8 миллионов на программу DynaSoar.
    19 сентября 1962 ВВС США назвали шесть пилотов, отобранных для полетов по этой рограмме. Но столкнувшись со значительными трудностями, $458 млн. проект был закрыт министром обороны Р.Макнамарой 10 декабря 1963 г. в пользу программы MOL (Manned Orbiting Laboratory). Программа X-20 не вышла из стадии макета, оставалось всего 8 месяцев до намеченного первого испытательного сброса X-20 c B-52.
    Работы по созданию пилотируемого космоплана были продолжены ВВС США по программам ASSET, PRIME (X-23А) и X-24.
    В настоящее время модель X-20 демонстрируется в музее USAF в Dayton, штат Огайо.