O protótipo X‑43A se assemelha a uma aeronave elegante e de baixo perfil:uma nave de 12 pés (3,7 m) de comprimento e 5 pés (1,5 m) de envergadura que pesa 2.800 lb (1.270 kg). Seu atributo mais notável, entretanto, é o motor scramjet que respira ar e que o alimenta.

Para entender o motor do X-43A, é útil compará-lo a um foguete convencional. Um motor de foguete típico gera impulso através da combustão de um oxidante líquido com combustível de hidrogênio em uma câmara de combustão.

Gases quentes de alta pressão e alta velocidade fluem através de um bocal, acelerando a velocidades de 8.000 a 16.000 km/h (5.000–10.000mph) e produzindo empuxo.

A desvantagem dos foguetes convencionais é a enorme necessidade de oxigênio a bordo. Por exemplo, o ônibus espacial transportava 143.000 galões (541.314 L) de oxigênio líquido, pesando 1.359.000 lb (616.432 kg). Sem esse oxigênio, o ônibus espacial pesaria apenas 74.842 kg (165.000 lb).

Os motores que respiram ar eliminam a necessidade de oxigênio a bordo, coletando oxigênio atmosférico durante o voo. Para missões em órbita da Terra, o veículo transportaria oxigénio adicional, mas muito menos do que um vaivém espacial.

O motor scramjet tem um design extremamente simples, sem peças móveis. O próprio X‑43A funciona como parte do sistema do motor:a frente atua como entrada e a popa serve como bocal que acelera o ar de exaustão.

A combustão em um scramjet ocorre apenas em velocidades supersônicas, porque o ar deve fluir rápido o suficiente para ser comprimido.

Em vez de um compressor rotativo como um turbojato, a velocidade de avanço e a forma aerodinâmica do veículo comprimem o ar que entra. O combustível de hidrogênio é então injetado neste fluxo, e os gases quentes em expansão da combustão aceleram a exaustão para criar um tremendo impulso.