D-21騎在洛克希德M-21發射機的后面

當時計劃D-21騎在洛克希德M-21發射機的后面，以獲取發射速度和高度，然后點燃D-21獨特的RJ43-MA20S-4沖壓噴氣發動機，并在預編程的飛行中釋放它。SR-71的工作是拍攝M-21發射機發射D-21無人機。

到目前為止，已經有三次成功地將M-21發射機的D-21分離出來。在每次這些飛行中，即使發射成功，D-21無人機也因為一些輕微的機械故障而損壞了無人機，因為在3馬赫和28000米以上，確實沒有“輕微”故障。

M-21發射機上的機組人員，穿著類似太空服的高壓飛行服。一旦達到預定的發射速度和高度，M-21 / D-21組合飛到SR-71旁邊。

不過出了意外，無人機把發射機撞了，然后就悲劇了。美國空軍也認識到這樣發射太危險了，取消了M-21發射計劃。

D-21計劃依然向前發展，后來改從B-52轟炸機上發射。然后D-21用火箭助推器升高到28公里高空和3馬赫以上。一旦獲得速度和高度，助推單元就會脫落，D-21無人機開始其間諜任務。

B-52發射

經過一年多的B-52母機測試后，D-21無人機已準備好對中國進行首次秘密偵察任務。尼克松總統批準了1969年11月9日的第一次偵察飛行，該任務由加利福尼亞的比爾空軍基地發射。

盡管成功發射但D-21無人機通通失蹤。在1972年中期，在四次嘗試用D-21無人機飛越紅色中國以及四次任務失敗后，該計劃被取消。

這四次出擊全部針對中國羅布泊核試驗場。D-21從1969年11月到1971年3月，共進行了四次實戰出擊，全部針對中國羅布泊試驗場，但四次出擊全部遭到失敗。其中前三次成功拍攝到情報照片，但全部回收失敗，而第四次則在進入中國領空后神秘失蹤。

D-21僅僅實戰出擊了四次，就退出了歷史舞臺。于是結束了歷史上最雄心勃勃，最離譜的間諜活動之一。

中國繳獲D-21殘骸

最后一架D-21無人偵察機，失控墜落在云南西雙版納森林里，飛機殘骸保存相對完好，殘骸為中國航空技術提供了很高的參考價值。這架D-21現放在北京小湯山中國航空博物館內展。

中國繳獲D-21殘骸后，多年對其進行保密，美國方面也未公開相關歷史，因此這段歷史近年來才真相大白。