A-11 koneeseen haluttiin pienempi tutkapinta-ala, joten koneen rungon sivuille jatkettiin siipeä. Kelly Johnson epäili, että tämä vaikuttaisi huonontavasti koneen ominaisuuksiin, mutta havaittiin että nämä päinvastoin paransivatkin koneen lento ominaisuuksia.

Tammikuun 26 päivänä 1960 CIA tilasi 12 kappaletta A-12 vakoilukoneita. Tämä tapahtui siis ennen kuin Powersin U-2 oli ammuttu alas. Venäjä ja Yhdysvallat sopivat Powersin luovutuksen yhteydessä, ettei USA enää tee miehitettyjä ylilentoja Neuvostoliiton yläpuolelle. Näin ollen CIA:n tilaama uusi vakoilukone ei pystynyt suorittamaan sille suunniteltua tehtävää Neuvostoliiton ylilennoille.

Konetta kehiteltiin pari vuotta ja 30.4.1962 A-12 teki virallisen ensilennon, tosin käyttäen vielä J75 moottoreita. Marraskuussa 1963 kone lensi Mach 3,2 nopeudella, jolla se oli suunniteltu toimimaan. Joulukuun lopussa 1966 päätettiin A-12 operaatiot lopettaa 1. kesäkuuta 1968. Ensimmäinen kolme tuntia 39 minuuttia kestäyt operatiivinen lento koneella oli pohjois Vietnamin yllä toukokuun lopulla 1967, eli päätös toiminnan lopettamisesta oli tehty ennen kuin yhtäkään operatiivista lentoa oli tehty.

Kaikkiaan viidestätoista koneesta yhteensä kolme konetta oli käytössä operatiivisesti. Nämä kolme A-12 konetta lensivät yhteensä 29 vakoilulentoa Pohjoiskorean ja -Vietnamin yllä. Vietnamista koneilla etsittiin ohjusten laukaisupaikkoja ja Pohjoiskoreasta etsittiin mm. Korean kaappaamaa vakoilulaivaa. Konetta kohden ammuttiin useita SA-2 ohjuksia, sekä yksittäin, että sarjoina, mutta ainoastaan yhdestä ohjuksesta yksi sharpnelli osui koneeseen eikä tämäkään aiheuttanut vaaraa ja se huomattiinkin vasta maassa.

A-12 haluttiin eläkkeelle jo tammikuussa 1968, koska ajateltiin, että SR-71 tulisi korvaamaan koneen. Mukana oli paljon politiikkaa ja rahaa, sekä itse ilmavoimien kunniaa. Yritettiin että molemmat olisivat olleet samaan aikaan käytössä, mutta rahasyyt ainakin painoivat toisesta luopumiseen. A-12:lla oli suuremman alueen kattava kamera ja paremmat ECM laitteet. Ilmavoimia kuitenkin häiritsi, että se joutui tukemaan A-12:n käytöä ja kuitenkin siviilit (CIA:n lentäjät) lensivät koneella ja keräsivät kunnian. SR-71 ei kuitenkaan valmistunut vielä tammikuussa 1968, mutta suunnitelmissa oli saada kone tuohon mennessä valmiiksi. A-12:n poistamista jouduttiin lykkäämään pariinkin otteeseen, mutta jo alle vuoden päästä ensimmäisestä operatiivisesta tehtävästä, eli 8 toukokuuta 1968 A-12 lensi viimeisen operatiivisen lentonsa Pohjoiskorean yllä. SR-71 oli aloittanut testilennot pari viikkoa aikaisemmin. SR-71 korvasivat A-12:t Kanedassa ja A-12 siirrettiin Palmdaleen halliin, josta oli kuitenkin optiona palauttaa tarpeen vaatiessa koneet taas käyttöön. Lähinnä ajateltiin, että koneet palautettaisi käyttöön vuoden sisällä käyttöön, jos olisi tarpeen. Koneet olivat kuitenkin pari vuosikymmentä varastossa jonka jälkeen koneet päätyivät museoihin. Yhteensä A-12 koneita rakennettiin 15 kpl, joista 12 yksipaikkaista. Koneita menetettiin viisi, muttei kuitenkaan vihollisen vaikutuksesta yhtään.

Koska A-12 oli tarkoitettu valokuvaustiedusteluun tärkein väline tähän oli kamera. Kamera oli sijoitettu Q-bayhin, joka oli ilmastoitu tila heti ohjaamon takana ennen ilmatankkausaukon välissä. Kameran kehittely ei ollut helppoa eikä halpaa.

Ensimmäinen kamera oli Perking-Elmerin type 1. Kameralla oli hyvä erottelukyky ja se pystyi operatiivisesta korkeudesta 18 tuuman erottelukykyyn. Kamerassa oli hyvä erottelukyky, mutta ongelmana oli, että kameraa laitettaessa ja poisotettaessa piti olla lähes puhdastila. Tätä varten jouduttiin rakentamaan erityiset hagnaarit joissa kamerat asennettiin ja otettiin pois. Näihin kamerahangaareihin oli käynti ilmapuhdistamon kautta ja työntekiöillä piti olla puhdastilavaatetus. Kamerassa oli vaikeus, kun sen pitää kuitenkin nähdä koneen ulkopuolelle. Yritettiin kehittää ikkunaa, joka olisi tarpeeksi hyvin toimiva suurissa nopeuksissa. Kehitys maksoi 2 miljoonaa dollaria, eikä USA:sta löytynyt kyllin hyvän lasin valmistajaa vaan ikkuna tilattiin Länsi Saksasta. Ikkuna kiinnitettiin metalliin ultraääniaalloilla. Kameran ja linssin väliin tarvittiin tyjö ja siihen tuli pumppu, joka pumppasi ilman välistä pois. Kaikki operatiiviset lennot lennettiin tällä kameralla.

Koska Perking-Elmerin kamera olisi vaikeaa käyttää operatiivisessa koneessa pyydettiin Kodakin kehittämään kameraa. Kameran piti olla hyvätarkkuuksinen, eikä tarvitsisi kamera 1:n kaltaista puhdastilaa. Tästä tuli kamera 2, jonka erottelukyky oli 20 tuumaa.

Kamera 3 oli jo U-2:ssa käytetyn kameran jatkokehitys. Tällä oli hyvä tarkkuus, mutta kameran kehityksessä oli joukko ongelmia, jotka johtuivat mm. siitä, ettei kerrottu mihin koneeseen kamerat oi tarkoitettu.

Johnsonin pommikonevaihtoehdon tullessa hylätyksi alettiin kehittelemään hävittäjää, joka pystyisi estämään Neuvostoliiton pommikonehyökkäyksen muualta kuin pohjoisnavan yli. USAF hyväksyi ehdotuksen ja konetta alettiin kehittämään.

Eroina A-12 verrattuna, jonka pohjalta tämäkin kone tehtiin, oli kaksipaikkaisuus. WSO:n paikka tehtiin Q-osastoon, kuten muissakin variaatioissa. Ohjaamoa nostettiin ylemmäs paremman näkyvyyden saavuttamiseksi. Suuri, noin metrin halkaisijaltaan oleva tutkaradomi sijoitettiin nokkaan, jonka takia johtoreunan pidennykset eivät enää voineet olla nokkaan asti, jotteivät ne haittaisi tutkan toimintaa. Johtorunojen puuttumisen takia jouduttiin moottorikondolien alle lisäämään vakaajat, samoin kuin rungon takaosaan taitettava suuri vakaaja, joka toimi laskutelineiden kanssa niin, että kun laskutelineet olivat alhaalla vakaaja oli taittuneena vasemmalle rungon alle ja telineiden ollessa ylhäällä vakaaja oli alhaalla. Nasa havaitsi omissa kokeissaan, että tämä iso vakaaja ei ollut välttämätön ja Nasa lensikin erilaisia mittalaitteita tämän tilalla. Todennäköisesti NASA koetti pieniä canardseja koneen nokassa, tästä ei ole tiedossa muuta kuin kuva maassa olevasta koneesta, johon pienet canardsit on asennettu. Koneessa ei ollut siivissä polttoainesäiliöitä, kuten ei A-12:ssakaan.

YF-12A oli kone, joka näytettiin julkisuudelle kun Blackbird julkistettiin. Ja kone lennettiin Groomlakesta. Kun vanhat nopeus- ja korkeusennätykset olivat neuvostiliittolaisten nimissä ja koska Blackbirdit jokaisella lennolla rutiininomaisesti rikkoivat nämä ennätykset päätettiin ennätyksset hankkia virallisesti takaisin. YF-12A oli kone, jolla viralliset nopeus- ja korkeusennätykset tehtiin, koska tämä kone oli jo esitelty julkisuudessa ja siinä oli vähiten julkisuudelle herkkää tavaraa. Koneesta ei tehty mitään kevennettyä tai riisuttua versiota, vaan kone oli standardivarustuksessa.

Sen jälkeen kun ilmavoimvat olivat hylänneet YF-12:n tarpeetomana jäljelle jääneet koneet annettiin NASA:n käyttöön. Nasa oli pyytänyt SR-71 koneiden mittaustietoa mm. moottoreista, mutta Locheedilla katsottiin, että tämä haittasi tehtaan omia testejä, eikä periaatteellisesta suostumuksesta huolimatta antanut Nasan suorittaa testejään. Ilmavoimien kanssa päästiin kuitenkin sopuun YF-12A:n käytöstä. Ilmavoimat luovutti koneet ja tarvittavat muut laitteistot ja Nasa kustansi lennot yms.

Ensimmäiseksi NASA testasi itse hävittäjää, tutkaa ja miten koneella voisi operoida maaleja vastaan ja tämän jälkeen poistua paikalta. Tämä johtui siitä että ilmavoimat olivat mukana ja Neuvostoliitolla oli havaittu MiG-25 hävittäjä.

Seuraavaksi testattiin lämpötiloja ja rasitusta joita kone kohtasi suurissa nopeuksissa. X-15 koneella ei oltu pystytty testaamaan kovin luotettavasti lämpötiloja yms, koska kone ei pystynyt pitämään suurta nopeutta pitkään ja lämpötilat olivat kokoajan joko nousussa tai laskussa lentokoneen nopeuden mukaan. YF-12:lla sen sijaan pystyttiin pitämään yli kolmin kertaista äänen nopeutta kymmeniä minuutteja, jolloin lämpötilat olivat jo ehtineet tasaantua. Ensin mitattiin rasitukset ja lämpötilat oikeissa olosuhteissa ja tämän jälkeen konetta lämmitettiin suurilla lämmittimillä maassa. Kompromissina jouduttiin jättämään moottorit pois ja näidenkin tilalle laitettiin lämmittimet. Polttoaine korvattiin kiinteällä aineella. Polttoaine jäähdytti konetta ja tästä tuli myös muutosta mittausarvoihin, mutta kuitenkin saatiin tulokset, miten kuumuus ja muu rasitus jakautuivat.

Kolmanneksi Nasa testasi työntövoimaa. Ensiksi moottoreiden ilman sisääntuloa. Nasa saikin parennettua ilmanottoa niin että "unstartit" saatiin vähenemään huomattavasti. Muutenkin Nasa tutki ilmanoton toimintaa sekä oikealla koneella, että pienoismallilla. Nasa halusi taas SR-71:tä testeihinsä, mutta ilmavoimat eivät halunneet antaa konetta siviileiden tutkittavaksi. Ilmavoimat kuitenkin lopulta suostui lainaamaan SR-71:n Nasalle. Kone oli kuitenkin alkuperäisellä moottorilla ja ilmanoton kartioilla varustettu ja tältä osin siis erilainen kuin käytössä olevat koneet. RS-71A (#06951), joka lainattiin Nasalle sai nimekseen YF-12C. Tämä johtui siitä, että SR-71 oli vielä salainen. Samalla nimenvaihdon kanssa myös sarjanumero muutettiin YF-12 koneita vastaavaksi ja sille annetiin seuraava vapaa numero.

Kaikkein kuuluisin ja eniten käytetty, 35 vuotta palveluksessa, Blackbird perheen jäsen. Lisäksi kone oli ainoa joka oli tuotannossa A-12:n lisäksi.

A-12 verrattuna SR-71 poikkeaa ulkoisesti kaksipaikkaisuudellaan ja leveämmillä ja pidemmällä nokan johtoreunan pidennyksillä, sekä hieman pidemmällä rungon takaosallaan, mihin on sijoitettu polttoainesäiliö ja joka auttoi pienentämään ilmanvastusta. Käytännössä SR-71 oli tarkoitettu täysin erityyppiseen toimintaan kuin A-12, joka ei pystynyt enää suorittamaan sille suunniteltua tehtävää Neuvostoliiton ylilentokiellon takia.

SR-71 nimi tuli vahingossa, kun sen alunperin piti olla RS (Recognise Strike), kun presidentti Johnson sanoi tiedoitustilaisuudessa kirjaimet väärinpäin ja oli helpompi vaihtaa koneen nimi kuin alkaa korjaamaan presidentin sanomisia. Ensilento oli samaan aikaan kuin M-21:llä eli joulukuun 22 1964 (SR-71 Palmdalessa ja M-21 Groom Lakessa).

Poliittiset syyt ja osaksi raha sanelivat, että SR-71:stä tuli ainoa suuren nopeuden tiedustelukone. Tästä syystä A-12:n ja SR-71:n välillä järjestettiin fly-off, koska oli taloudellisesti kannattamatonta käyttää kahta hyvin samantapaista ja samoihin tarkoituksiin tarkoitettua konetta samaan aikaan. Tämä fly-off oli kuitenkin lähinnä symbolinen, sillä A-12:sta oli jo päätetty luopua, vaikka SR-71 ei ollut edes vielä valmis. Kumpikin kone oli tarkoitettu hyvän sään valokuvaus tiedustelukoneeksi. Voittajaksi selviytyi SR-71, vaikka A-12 oli joiltain osiltaan parempi: kevyempänä se saavutti suuremman lentokorkeuden ja -nopeuden. A-12:lla saatiin tarkempia kuvia kolme kertaa suuremmalta alueelta kuin SR-71:llä ja oli siihen aikaan parempi ECM. SR-71 oli parempi siinä, että koneeseen oli vaihtoehtoja eri mittalaitteille, esim. sivututkalle ja infrapunakameralle, jotka antoivat lisäinformaatiota.

Helmikuussa 1968 määrättiin kaikki jigit, joilla Blackbirdejä tehtiin, tuhottavaksi. Pienimmät laitettiin varastoon, jotta saataisiin tehtyä varaosia olemassaoleviin koneisiin. Maaliskuun 21. päivänä samana vuonna SR-71 lensi ensimmäisen oparatiivisen lentonsa. 1970 luvulla SR-71 teki useita nopeus- ja korkeusennätyksiä.

Kaikkiaan 31 kappaletta SR-71:tä rakennettiin, joista 29 A-versiota ja 2 B-versiota. C-versio ei ollut oikeasti SR-71 ollenkaan vaan se jouduttiin rakentamaan YF-12:sta ja kaksipaikkaisen mockupista, koska kaikki tuotantojigit oli tuhottu ja näin ollen tuhoutuneen SR-71 B:n tilalle ei voitu rakentaa uutta. C ei oikein kunnolla lentänyt suoraan ja käyttäytyi muutenkin huonommin kuin muut suurilla nopeuksilla. Pienillä nopeuksilla se käyttäytyi kuten kaikki muutkin Blackbirdit. Kone ei ollut lentäjien, eikä ylläpitohenkilökunnan suosiossa. Kaikki SR-71:t olivat enemmän tai vähemmän yksilöitä koska ne joduttiin tekemään pitkälti käsin.

Operatiivisessa käytössä kone oli seuraavissa tukikohdissa: RAF Mildenhall:ssa (DET 4), Kadena AB Okinawa:lla (DET 1) sekä Beale AFB Kaliforniassa.

Alunperin Blackbirdiä ei oltu suunniteltu kuin päivällä/hyvällä säällä tapahtuvaan toimintaan, sillä koneessa ei ollut kuin kameroita ym, jotka tarvitsivat pilvetöntä taivasta kohdealueella. Kuitenkin aikojen saatossa tarvittiin myös jokasään toimintaan kykenevää konetta ja SR-71:een kehitettiin korkean resoluution sivututka. Kone ei itsessään oltu suunniteltu yötehtäviin ja koneesta puuttui kokonaan esim. säätutka. Säätutkan puuttumisesta johtuen mm tankkauskone ilmoitti koneelle myrskyistä yms. Koneella lennettiin Vietnamin yllä ainoastaan yksi tehtävä yöllä 1972 ja Pohjoiskorean demilitarisoidun alueen yli joitain tehtäviä 1980, mutta lentäjät valittivat, että mittarivalaistus on epätasainen ja heijastaa ikkunoihin, jolloin lentäminen on vaarallista. Yöllä tapahtuvaa lentämistä vaikeutti näkyvyys ulos, sillä ohjaamon ikkunoista heijastui mittarivalot yms ja tähän piti kehittää ratkaisu. Lisäksi oparatiivisissa korkeuksissa lennettäessä ei erottanut horisonttia ja lentäjät havaitsivat tämän erittäin vakavaksi ongelmaksi. Tästä syystä ohjaamoon laitettiin laser, joka teki punaisen horisontin mukaan käyttäytyvän keinohorisontin mittaritaulun yli.

Konetta yritettiin modernisoida, sillä suurin puute nähtiin olevan lähes reaaliaikaisen tiedon puute. 1970-luvulla kehitettiin rungon takaosaan jatke, johon mahtui paljon erilaisia mittalaitteita ja mm. satelliitti uplink, jonka avulla koneesta saataisiin miltei reaaliaikaista tietoa ulos. Puomiin saatiin myös mittalaitteita ja sitä voitiin käyttää koneen trimmaamiseen. Vaikka testi osoittautui onnistuneeksi hanke ei saanut rahoitusta, eikä sitä tehty kuin yhteen koneeseen.

Venäläiset suunnittelivat SR-71:n alasampumista MiG-25:n kanssa niin, että yksi kone olsi ollut odottamassa Blackbirdiä sen edessä ja toinen sen alapuolella ja MiG:it olisivat ampuneet ohjukset samaan aikaan. Venäläisten Su-25:ssä olevat tietokoneet olivat kuitenkin sen verran alkeellisia, ettei eteen sijoitetun koneen tutka olisi löytänyt 5 Machin kohtaamisnopeudella saapuvaa konetta. Lisäksi MiG-25:n ohjukset eivät olisi pystyneet ohjaamaan kohti tällaista nopeutta tarpeeksi nopeasti. Ja perässä tulleen koneen ohjukset eivät olisi ikinä saavuttaneet Blackbirdiä, koska ohjuksen nopeus oli lähes sama kuin torjuttavan koneen. MiG-25:llä ei olisi näin ollen ollut mitään mahdollisuutta saada SR-71:tä ammuttua alas, koneessa käytettävät ohjuksetkaan eivät olisi pärjänneet SR:n matkanopeudelle.

SR-71 teki 1976 ilmaahengittävien koneiden nopusennätyksen 3,3 Machia, jonka rikkoi vasta 2004 X-43 koekone, lentäen yli 7 Machin nopeudella. X-43:ssa ei ollut lentäjää ja se tarvitsi B-52:ta lentoonlähtöön ja kantorakettia kiihdytämään kone nopeuteen, jossa sen ramjet patopainemoottori alkoi toimimaan. Kone lensi muutaman sekunnin tällä nopeudella. Suurin teoreetinen nopeus Blackbirdillä olisi jossain 3,5 kertaisen äänennopeuden paikkeilla, sillä 3,6 tai 3,8 Machin nopeudella nokasta tuleva shokkiaalto iskisi suoraan moottoreihin aiheuttaen moottorien sammumisen. Samalla lämpötilat ovat 3,5 Machin nopeudella jo niin suuret, ettei rakenteet välttämättä kestäisi suurempaa kuumuutta. Suurin suunniteltu nopeus on 3,2 Machia ja operationaalisesti käytetään 3,17 Machia.

Kun Powersin U-2 oli ammuttu alas, USA joutui tekemään myönnytyksiä, ettei miehitettyjä ylipentoja enää tehtäisi (tarkkaan harkittu: miehitetty, sillä ajateltiin että satelliitit voisivat silti toimia ylilennoilla. Satelliitteja oltiin juuri kehittämässä). Tätä yritettiin kiertää kehittämällä miehittämätön pieni vakoilukone D-21. Tämän laukaisuun suunniteltiin A-12:sta modifioitua alustaa, jonka avulla lennokki saisi tarvittavan nopeuden käynnistääkseen moottorinsa. Vaikka M-21 on kaksipaikkainen, se tosiaan kehitettiin A-12:sta, laittaen Q-osastoon ohjaajan taakse (jossa A-12:ssa oli kamera) Launch Control Officer, joka valvoi ja ohjasi D-21:n laukaisua. Toisen paikan lisääminen oli melko helppoa, sillä Q-osasto oli valmiiksi paineitettu ja siinä oli viilennys toteutettu. Kone rakennettiin kuitenkin varta vasten M-21:ksi, eikä modifioitu A-12:sta.

Kaksi M-21:tä rakennettiin, joista toinen tuhoutui D-21:n laukaisuyrityksessä. Alunperin D-21:n ilmanoton ja suihkuputken päällä oli pois räjäytettävät muotosuojat, jotta ilmanvastus pienenisi. Nämä eivät kuitenkaan toimineet, koska suojien jäänteet tuhosivat D-21:n komposiittiset siivet.

Koska M-21 kiihtyi hitaammin D-21 selässä tarvittiin pitkä matka ennen kuin saavutettiin sopiva laukaisunopeus, jolloin koneen tankit olivat melkein tyhjät. Heti laukaisun jälkeen, tai päätöksen ettei laukaista, kone pitikin tankata. M-21:n kiihtyvyyden parantamiseksi käytettiin muotokappaleiden poiston jälkeen D-21:n moottoria myös noin 1,2 Machista lähtien. Ennen laukaisua D-21:n tankit täytettiin M-21:n tankeista.

Kolme onnistunutta laukaisua tehtiin ensin pienellä polttoainemäärällä (1/4 ja 1/2 tankeilla) ja lopulta täydellä tankilla. Kaikissa tapauksissa kuitenkin menetettiin myös kamera ja muu pelastettavaksi tarkoitettu osuus. Lasketun 0,9 G:n irroituskiihtyvyyden sijasta testattiin 1G:n kiihtyvyyden aiheuttavaa "heittoa", koska operatiivisessa käytössä ajateltiin ettei pystyttäisi niin tarkkaan pitämään tiettyä kiihtyvyyttä. Tämä ei onnistunut, vaan Dronen osuessa emokoneen yliäänivirtaan se kääntyi selälleen ja osui emokoneen sivuperäsimeen ja takarunkoon. Emokone nousi pystyyn Mach 3,2 nopeudessa ja ohjaaja yritti kääntää konetta takaisin, mutta mitään ei ollut enää tehtävissä. Ohjaaja ja LSO onnistuivat kuitenkin hyppäämään koneesta onnistuneesti, mutta LSO kuoli kun revenneestä puvusta pääsi vettä sisään ja hän hukkui ennne kuin ehdittiin pelastaa. Kelly Johnson lopetti projektin liian vaarallisena.

Koska M-21 osa:n käyttö lopetettiin kaikki jäljellejääneet dronet muutettiin D-21B versioksi, jotka erottaa siipien putkista. Tähän versioon kehitettiin allekiinnitettävä raketti D-21 saamiseksi tarpeeksi suureen nopeuteen, jotta Ramjet alkaisi toimimaan. Tämä yhdistelmä laukaistiin modifioidusta B-52:sta, jonka siiven alle oli rakennettu varta vasten ripustin tätä varten. Lisäksi koneeseen oli rakennettu molemmille droneille oma LCO:n paikka. Yksi B-52 pystyi kuljettamaan kahta D-21b:tä. Kiihdytys tehtiin laukaisun jälkeen raketilla, jonka paloaika oli 87 sekuntia. Projektin lopettamisen jälkeen

Blackbirdin lämpenee matkalentonopeudessa 230-650 C asteeseen. Tästä syystä kaikki hyrdrauliikkanesteistä ja polttoaineesta koko koneen rakenteeseen piti huomioita. Koneen perusrungosta onkin 93% titaania.

Moottorit on sijoitettu siipien puoleen väliin, jottei runko aiheuttaisi häiriöitä moottoriin tulevaan ilmavirtaan ja aiheuttavat mahdollisimman pienen ilmanvastuksen. negatiivisena puolena voidaan pitää moottorien tehoerojen vaikutus lentosuuntaan. Polttoainevirtaukset pyritäänkin pitämään mahdollisimman samanlaisina, jotta mootorit toimisivat samalla tavoin. Moottorit on suunniteltu jatkuvaan 400 C asteen sisääntulon lämpötilaan.

Alunperin Pratt & Whitney kehitti J-58 moottoria laivaston hävittäjään, jonka oli tarkoitus pystyä 2,5 Machin pysyvälle nopeudelle ja pystyvän hetkellisesti jopa 3 Machin nopeuksiin. US Navy:lle kehitetystä moottorista ei alunperinkään jäänyt paljon muuta kuin ulkoiset mitat ja kompressorin siipien aerodynamiikka ja nämäkin muuttuivat myöhemmin. Koska moottori ei ollut vielä valmis kun muu kone saatiin kuntoon laitettiin aluksi koneisiin J-75 moottorit, joilla kone ei kuitenkaan pystynyt saavuttamaan kuin 1,6 Machia. Kun J-58:t tulivat valmiiksi koneisiin muutettiin nämä moottorit, paitsi kaksipaikkaiseen "Titanium Gooseen", joka oli loppuun asti J-57:llä.

Moottoreista oli kaksi versiota, vaikka ulkoiset tunnukset pysyivätkin samana. Vanhempi J versio oli käytössä A-12:ssa ja YF-12A:ssa sekä kummassakin SR-71B:ssä ja ensimmäisissä SR-71A:ssa. Tässä vanhemmassa oli työntövoima hieman pienempikuin uudessa K-mallissa, joka asennettiin myöhemmin, koneen ollessa jo Nasalla, myös YF-12A:han. Vanhassa moottorissa oli kiinteät kompressorin sisäänmenon ohjurit ja uudessa moottorissa nämä olivat kaksiasentoiset. Kaksiasentoiset toimivat niin, että alle 1,9 Machin ne olivat akselin suuntaisina ja yli kyseisen nopeuden samalla tavoin kuin vanhassa moottorissa, jolloin teho oli sama kuin vanhassa.

Pratt & Whitney (JT11D-20, tehtaan koodilla) J-58 moottori käyttää polttoaineenaan Blackbirdille suunniteltua JP-7:ää, koska tällä on suuri haihtumispiste. A-12 käytti moottoreissaan PF-1 nimistä polttoainetta, joka oli raskaampaa kuin JP-7, muuten koostumuksesta ei ole löytynyt tietoa. Polttoaine ei myöskään syty helposti, tätä ominaisuutta tarvitaan suurissa nopeuksissa, koska kone ja polttoainetakit kuumenevat huomattavasti. Jotta polttoaine saataisiin syttymään pitää käyttää erityistä kemikaalia Tri Ethyyli Boraania (TEB). Tämän ansiosta polttoaine saadaan syttymään maassa paikallaan ja Mach 3+ nopeuksissa. Moottorit käynnistettiin aina yksi kerrallaan. Ensin käynnistettiin toinen moottori ja odotettiin että tämän moottorin avulla saatiin hydraulinesteet kiertämään, jonka jälkeen testatiin kontrollipintojen toimivuus ja käynnistettiin toinen moottori. Polttoainetta käytetään lisäksi jäähdyttämään koneen eri osia ja moottorin hydrauliikkaöljynä. Koneessa ei periaatteessa ole erikseen polttoainetankkeja, vaan koneen ulkopinnat muodostavat polttoainetankkien ylä- ja alapuolen.

Koska koneessa käytetään erikois polttoainetta tehtiin myös ilmatankkauskone KC-135Q, joka modifioitiin niin että se mm voi omissa moottoreissaan käyttää JP-7 polttoainetta. Putket oli tehty niin, ettei tavallinen JP-4 ja JP-7 päässeet missään vaiheessa saastuttamaan toisiaan. KC-135Q:n moottorit pystyi käynnistämään ainoastaan JP-4:llä. Myös Blackbird pystyi käyttämään moottoreissaan hätätapauksessa JP-4:ää, mutta tällöin lentonopeus oli rajoitettu. Toimintamatka oli sama JP-4:llä 0,9 Machissa ja JP-7:llä 3 Macissa, lentoajan ollessa tietysti eri luokkaa. KC-135Q voi tarvittaessa täyttää Blackbirdin tankit myös maassa jatkoletkujen avulla.

Ilmatankkauksessa pystyttiin tankaamaan noin 2700 kiloa polttoainetta minuutissa ja tankit pystytään tankaamaan täyteen noin 12-15 minuutissa noin 4,5-4,8 barin paineella. Kaikki tankit pystytään tankaamaan rinnakkain ja tankeissa on automaattinen venttiili, jolla tankki suljetaan kun se on täynnä. Ilmatankkauspuomi irtoaa automaattisesti, jos paine nousee yli 4,8 barin KC-135:ssä, mutta ei KC-10:ssä, koska koneessa on automaattinen paineensäätö. Näin ollen KC-135:n kanssa tankkauspuomi irtoaa kun tankit ovat täynnä. Samoin tankkauspuomi tietenkin irtoaa, jos tankattava kone ei pysy tietyissä rajoissa puomin suhteen.

Koska moottorin oli tarkoitus toimia suurissa nopeuksissa ja lämpötiloissa moottorien testausta suoritettiin mm. J-75 moottoreiden suihkuvirtauksessa. Koska mootoreille ei ollut tarpeeksi ilmaa antavaa normaalia käynnistintä piti kehittää uusi vaihtoehto. Moottorit käynnistettiin alunperin Buikin V8:eista rakennetulla kärryllä, myöhemmin moottorit vaihdettiin kahteen isolohko Chevyyn. YF-12:n myötä kehitettiin myös kemiallinen käynnistysmahdollisuus. Ilmakäynnistyskin kehitettiin 1970-luvulla ja tämän jälkeen tätä alettiin käyttämään.

Mootori toimii ramjet periaatteella suurilla nopeuksilla, päästäen suurimman osan ilman turbiinin ohi suoraan jälkipolttimille. Tässä auttaa moottorien edessä olevat kartiot, jotka liikkuvat hydraulisesti 66 cm. Kartiot ovat kokonaan edessä koneen ollessa maassa ja lentoonlähdössä. Noin Mach 1,6:ssa alkavat kartiot liikkumaan nopeuden mukaan taaksepäin.Mach 3,2:ssa kartiot ovat kokonaan takana. Kartiot nostavat 3,2 Machissa paineen 124 kPa:iin tämä syötetään itse moottorien ohi kuudesta putkesta, jotka ovat mootorin ulkopuolella, jälkipolttimelle. Itse moottori tuottaa matkanopeudella vain 17% työntövoimasta. Moottoreissa on myös ilman ohisyöttö moottorkondolin ylä/alapinnalle etu ja takaosasta. Etumaisten luukkujen käytö oli automaatista, mutta niitä voitiin käyttää myös käsin, kuten kartioitakin, mutta ei pelkästään, päin vastoin kuin kartioita. Etumaisten luukkujen ohivirtauksista syntyi matkanopeudella huomattavakin ilmanvastus yliäänennopeuksisen ja aliäänen nopeuksisen ilman kohdatessa. Taaimmaisista pystyttiin päästämään ilmaa ilman että tällä oli suurta vaikutusta ilmanvastukseen.

Kartioiden tarkoituksena on pitää moottoreille tuleva ilma aliääninopeuksisena. Jos yliääninen ilma pääsisi iskeytymään moottoriin kompressorin siivet eivät kestäisi tätä ja moottori hajoaisi kappaleiksi. Yliääninopeuksinen ilma pitää pyydystää sopivaan paikkaan ilmanoton sisälle, sillä, jos se karkaa ulos tapahtuu moottorin sakkaaminen eli "unstart". Tämä ei ollut kovinkaan epätavallista, vaan tapahtui jopa melko usein. Unstart oli erittäin voimakas ja sen havaitsi äkillisestä työtäisystä jompaan kumpaan suuntaan. Kypärä osui useasti kuomuun ja jossain tapauksessa on käynyt niin, että visiiriin on tullut jopa halkeama. Aluksi A-12:sta ei ollut ollenkaan mitään osoittamassa kumpi moottori oli kyseessä ja käynnistäminen piti tehdä manuaalisesti. uudelleenkäynnistämisen piti tapahtua nopeasti, jotta moottori ei pääsisi sammumaan eikä nopeus putoamaan. Normaalisti ei alettu arvailemaan kumpi moottosi sakkasi, vaan molemmille tehtiin uudelleenkäynnistys, jossa kartioita siirrettiin tietyllä syklillä eteenpäin yliäänennopeuksisen ilman kiinnisaamiseksi. Myöhemmin SR-71:ssä uudelleenkäyynistys tehtiin automaattisesti. Unstarttien määrä väheni huomattavasti, kun 1980-luvun alussa koneisiin asennettiin digitaalinen Digital Automatic Flight and Inlet Control System (DAFICS), joka kontrolloi mm. kartioiden toimintaa.

Aluksi kartiot valmistettiin metallista ja kolme ensimmäistä SR-71:tä ja kaikki SR-71B:t ja YF-12A:t oli varustettu näillä. Seuraavissa käytettiin "muovista" kartiota. Molemmissa versioissa oli pohjalla kuitenkin titaaninen runko, jonka päälle kyseiset materiaalit oli kiinnitetty. Muoviset kartiot pienensivät tutkakaikua.

Moottori pitenee Mach 3,2:n matkalennossa, samalla kun sen halkaisija kasvaa. Koska polttoaine oli heikosti syttyvää perinteinen sähköinen jälkipolttimien sytyttäminen ei toiminut. Blackbirdeissä käytettiinkin kemiallista sytytystä (TEB), josta tuli vihertävä väri, kun polttimet sytytettiin. Polttoainetta käytettiin myös hydraulinesteenä tietyissä paikoissa.

Moottorit tarvitsevat Mach 3:n nopeudella samanverran ilmaa minuutissa kuin jos kaksi miljoonaa ihmistä hengittäisi sisään samaan aikaan. Alkupään (J) moottoreiden työntövoima oli 30 000 lbs ja myöhempien versioiden (K) 34 000 lbs. Moottorien merkinnöissä ei ole mitään eroa ja usein tehoksi ilmoitetaankin keskiarvo.

Polttoainesäiliöitä on Blackbirdissä yhteensä kuusi, jotka on jaettu osaksi runkoon ja siipiin. Näihin tankkeihin mahtui yhteensä 36414 kiloa JP-7 polttoainetta.

Koneessa on keski/alatasoiset delta-siivet. Koneella on myös tavalliset deltasiipisten ominaisuudet. Näin ollen siivistä johtuen koneella tulee suuri vajoamisnopeus, jos lentonopeus on liian pieni, koska siivet kannattavat konetta hyvin.

Suuret siivet auttavat nosteessa ja niillä on suuri maaefekti, joten on helppo saada pehmeät siistit laskut, jotka auttavat mm. renkaita kestämään paremmin. Koneessa ei ole ollenkaan laippoja siipien etureunoissa, koska niistä ei havaittu olevan mitään hyötyä. Siipien etureunoissa on moottorien ulkopuolisella osuudella kuitenkin alaspäin käännetty osuus. Tällä saadaan siirrettyä nostetta runkoon päin ja helpotettua siiven aiheutamaa rasitusta moottorikondoliin. Tämä auttaa myös siiven nostovoimaa suurilla kohtauskulmilla ja parantaa sivutuulen sietoa laskeutumista. Siivissä on ainoastaan neljä ohjainpintaa, moottorien ulkopuolella yksi kummassakin siivessä, samoin kuin moottorien ja rungon välissä.

Blackbirdeissä on aikakaudelle tavalliset tanko/kaapeliohjaukset, eikä Fly-By-Wireä, kuten nykykoneissa. Ohjausmenetelmä oli vaikea saada toimimaan kunnolla kuumuudessa tapahtuvan laajenemisen takia. Koska Mach 3:n nopeudella tarvitaan suuria ohjainvoimia ohjainpintoja oli kääntämässä monta hydraulivipua.

Siivet kääntyvät ylöspäin moottorien kondolien keskellä olevasta saranasta sallien moottorien helpon huollon/vaihdon.

Koneen piirteisiin kuuluu leveät johtoreunan pidennykset, jotka jatkuvat koneen nokkaan asti. Nämä ovat 40% koko koneen pituudesta ja parantavat suuntavakavuutta kasvattamalla kohtauskulmaa kaikilla nopeuksilla. Päätehtävä on kuitenkin tuottaa suurin osa nostovoimasta suurilla nopeuksilla ja eliminoida canardsien tai nokan trimmaamisen tarve. Tuulitunnelissa koetettiin canardsien tyylisiä siipiä koneen nokkaan, mutta nämä haittasivat ilman virtausta moottoreihin.

Blackbirdissä on moottorigondolien päälle sijoitetut sivuvakaajat, jotka kääntyvät kokonaan, sillä jos jouduttaisiin toimimaan yhdellä moottorilla ei tavallinen kääntyvä peräsin olisi antanut tarpeeksi tehoa kompensoimaan etäällä toisistaan olevien moottorien työntövoimaa. Sivuperäsimet kääntyvät kumaankin suuntaan maksimissaan 20 astetta. Preäsimet on kallistettu 15 asteta sisäänpäin antaen paremman sivutuulen siedon laskeutumisissa ja parantavat myös Lisäksi nämä heikentävät tutkakaikua. Peräsimet on rakennettu A-12:ssa korkeaa lämpötilaa sietävästä epoksimuoviseoksesta. Peräsimet oli SR-71:ssä tehty metallista, ne ovat keskenään vaihtokelpoisia.

Vaikka koneen runko onkin ulkopuolelta katsottuna litteän näköinen itse runko on poikkileikkaukseltaan kuitenkin pyörä. Suurin osa rungon sisäisestä tilasta menee polttoainesäiliöihin. Koneen eturungossa on tilaa kameroille yms. SR-71:n nokka on vaihdettava eri sensorien tarpeen mukaan. Samoin kaikki mittalaitteet ovat vaihdettavia. Rungon lopussa on polttoaineen dumppaus. Alunperin, kun mietittiin miten Blackbird vastaisi sitä kohden ammuttuihin ohjuksiin ajateltiin, että hyvä keino olisi päästää polttoainetta pois ja näin keventyneellä koneella suurentaa nopeutta ja muuttaa korkeutta. Tämä kuitenkin hylättiin, kun havaittiin, että taivaalle jää näin selvä viiva jäätyneestä polttoainesta, joka johtaa suoraa koneeseen.

Konetta trimmattiin aluksi perinteisesti trimmeillä, mutta tämä aiheuttaa tietysti lisää ilmanvastusta ja pudottaa näin ollen nopeutta ja toimintamatkaa. Tästä syystä trimmaamisessa alettiin käyttää polttoainetta, jota siirtämällä tankeista toiseen saatiin painopistettä muutettua. 3,2 Machin nopeuksissa painopistettä muutettiin taaksepäin. Alkuperäisetä koneesta muutettiin nokan kulmaa hieman pystymmäksi, jottei tapahtuisi kohtalokasta nokan nousemista.

1970 luvulla koetettiin keksiä miten SR-71:een saataisiin lisää mittalaitteita ilman että suorituskykyyn tulisi liikaa huononemista. Ratkaisuna kehitettiin rungon perään jatke, johon mahtui runsaasti mittalaitteita, eikä ratkaisu huonontanut koneen suorituskykyä merkittäväsi. Rungon jatkeen piti olla ylös- ja alaspäin liikkuva, jotta saataisiin nousuissa ja laskuissa riittävä vara maahan ja jarruvarjon avautuessa tarpeeksi tilaa, etteivät narut sotkeentuisi. Havaittiin, että tätä voitiin käyttää myös koneen trimmaamiseen. Vaikka jatke olikin kaikin puolin onnistunut, sitä ei otettu käyttöön.

Rungon sivuolla olevissa jatkeissa ei suurimaksi osaksi ole mitään, koska tämä auttaa eristämään konetta kuumuudelta. Alapuolella on mittalaitteiden paikat. Jarruvarjo sijaitsee suurinpiirtein sivuperäsinten etureunan kohdalla rungossa ja jarruvarjon väri on yleensä oranssin punainen, myös valkoisia käytettiin joissain yksittäisissä koneissa.

Koneissa on ilmatankkausmahdollisuus ja rungossa miehistön ja tähtisuunnistuslaitteen ikkunan takana on ilmatankkauksen syöttöpiste.

Kun SR-71 otettiin uudelleen käyttöön sen suurin puute, reaaliaikainen tiedonsiirto, korjattiin ja rungon alapuolelle laitettiin lähetin, jolla saatiin lähetettyä tietoa maahan. Tämä hieman pienensi tankkaamatonta toimintasädettä sekä huippunopeutta.

Päälaskutelineissä on kummassakin kolme rengasta rinnakkain. Päälaskuteline kääntyy rungon sisään ja nokkateline, jossa on rinnakkain kaksi rengasta, taittuu eteenpäin. Renkaissa on typpitäyte, jotta renkaa eivät räjähäisi matkalentonopeuden kuumuudessa. Renkaita jäähdytetään polttoaineella lennon aikana. Renkaissa käytettiin magnesiumia lämmöneristykseen. Onnettomuuden, jossa palamaan syttynyt rengas sytytti koneen palamaan renkaasta lähteneen palasen takia, jälkeen vaihdettiin alumiiniin.

Ohjaamo on perinteisillä pyöreillä viisarimittareilla varustettu ohjamo. YF-12:ssa oli myös palkkimittareita. Näkyväisyys ei ole kovin hyvä yläviistoon eikä taaksepäin. Koska tuulilasi on ohjaamon keskeltä jaettu kahteen osaan joidenkin mielestä on helpompi tehdä esimerkiksi tankkerilähestyminen katsomalla vain toisesta tuulilasin puoliskosta. Samoin tankkerilähestymisessä auttaa kun laittaa istuimen mahdollisimman alas.

Lentäjät istuvat heittoistuimilla, jotka on suunniteltu koneesseen. Ohjaajan vasemmalla puolella sijaitsevat kaasuvivut, jotka ovat yhteydessä moottorien ja jälkipolttimien polttoaineensyötöille. Ohjaussauva on perinteisesti keskellä.

Ohjaamossa käytetään kokonaan paineistettua lentoasua (samanlaista kuin avaruuslennoilla ja nykyään U-2:ssa). Lentoasujen oli tarkoitus suojata kuumalta ja suojata miehistöä korkealla tapahtuvassa heittoistuinhypyssä, sekä tapauksissa että ohjaamon paineistus häviäisi. Ilman täyspaineistettuja pukuja lentäjillä ei olisi mitään mahdollisuutta selvitä Blackbirdin käytämissä korkeuksissa. Normaalissa tilassa puku ei ollut paineistettu, ainoastaan hätätapauksissa, heittoistuinhypyissä tai ohjamon paineen pudotessa, pukuun tuli paineistus. Puvun toiminta testattiin aina ennen jokaista lentoa täyttämällä puku ilmalla, samalla testattiin myös kypärän kommunikaatiovälineet.

Painepuvut rakentuvat kuudesta eri kerroksesta. Ulommainen kerros oli tehty tulta kestävästä aineesta nimeltään Nomex. Puvussa oli useita taskuja ja kiinnikkeet laskuvarjolle. Lisäksi puvussa oli venttiilit, josta toisesta saatiin säädettyä pukuun tulevaa viilentävää ilmaa ja toinen (oikeanpuoleinen) oli paineentunnistin, joka täytti puvun heti, jos se havaitsi ohjaamon paineenlaskun. Sisimpänä kerroksena oli Drakonista tehty asu kumista kerrosta vasten. Kuminen osa täyttyi tarvittaessa ilmalla Ulommaisen ja kumikerroksen välillä oli tiukasti ommeltu verkko, joka toi jäykkyyttä ja esti puvun täyttymisen liian paljon. Mitä enemmän ilmaa pukuun tuli sitä jäykemmäksi puku tuli.

Jaloissa oli yksikeroksisesta materiaalista tehdyt tossut, joiden päällä mustat nahkasaappaat. Saappaiden kannoissa oli kiinnikkeet, joihin laitettiin heittoistuinhypyssä jalat vasten istuinta vetävät kaapelit. Hansikkaat olivat jokaiselle lentäjälle erikseen tehty. Käsineissä oli metallirengas, jolla se kiinnitettiin painepukuun. Käsineissä oli myös tuuletus.

Kypärä kiinnitettiin painepukuun metallirenkaalla samoin kuin käsineet, lukitusmekanismi oli paina ja vedä tyylinen. Kypärän takaosassa oli reikä, jonka kautta saatiin vedettyä putki, josta pystyi juomaan ja "syömään". Huulten edessä oli mikrofoni, jonka etäisyyttä saatiin säädettyä kypärän ulkopuolelta. Lateksisesta säädettävästä naamarista saatiin 100%:sta happea. Läpinäkyvä visiiri teki kypärästä loppujen lopuksi kokonaan ilmatiiviin. Se lukittui kauluksen metallirenkaaseen ja sen pystyi nostamaan kypärän päälle säilytykseen. Kirkkaan visiirin päälle oli mahdollista kääntää vielä tumma visiiri kirkasta auringonpaistetta vastaan. Visiirissä oli myös huurteenpoisto ja siitä sai valita minkä lämpöistä puhallusta kasvoilleen halusi.

Kypärän visiirin huurteenpoisto oli ongelmallista ja sitä ratkaistiin aluksi pinnoittamalla visiirin väri parin molekyylin paksuisella kultakerroksella, johon johdettiin sähköä. Tämä kulta kuitenkin haittasi hieman näkyvyyttä ja omat kasvot pystyi näkemään visiirin sisäosasta. Parhaaseen tulokseen päästiin, kun laitettiin harvakseltaan ohuita vastuslankoja visiirin lasiin.

Eri lentoasujen värejä oli useita. Ensimmäinen oli hopea, sillä siinä oli käytetty alumiiniä lämmöneristeenä. Lämmön eristyvyys olikin hyvä, mutta mittaristoihin ja ikkunoihin heijastui puvusta paljon valoa, jolloin oli vaikea nähdä. Seuraava versio oli valkoinen, jossa alumiinin kuluminen puvusta oli ratkaistu ja heijastukset olivat pienemmät. Tumman ruskea, lähes musta, oli heijastusten kannalta parempi, tämä saatiin kun vihreään lentokankaasen laitettiin Fypro-prosessin läpi. Seuraava oli keltainen ja yleisin käytössäolleista väreistä. Tämä saatiin kun valkoinen puku laitettii Fypro-prosessiin. Viimeinen oli sininen, joka haalistui olkapäistä ja muualta mihin kirkas aurinko osui.

Lentäjille tehdään aina lääkärintarakstus ennen lentoa ja pukujen tiiviys tarkistetaan. Lentäjät hengittävät puhdata happea 30 minuuttia ennen lähtöä aina laskeutumiseen saakka. Tämä johtuu siitä, että saataisiin verenkierrosta kaikki typpi pois, jottei lennettäessä tulisi huonoa oloa tai sukeltajantautia. Painepuvusta johtuen lentäjät eivät itse tee prefilight katselmusta koneelle, vaan sen tekevät toiset asiantuntevat henkilöt. Ennen kuin painepukujen ilmastointia kytketään koneen järjestelmiin, ilmastointi hoidetaan kannettavilla yksiköillä.

Ilman painepukua saa lentää korkeintaan 50 000 jalkaan eli noin 16,7 kilometrin korkeuteen.

Lentävistä Blackbirdeistä ainoastaan YF-12:n suunniteltiin aseistusta. Aseena olisi ollut GAR-9 (myöhemmin nimettiin AIM-47:ksi) pitkänmatkan tutkaohjattu ohjus, jossa oli tarkoitus käyttää ydinlatausta. Kun projekti peruuntui Hughes sai rakennettua tämän perusteella F-14:ssa käytettävän AIM-54 Phoenixin. Eroina ulkoapäin ovat Phoenixin lyhyemmät siivet, koska ohjusta oli tarkoitus käyttää risteilyohjusten eikä pommikoneiden tuhoamiseen.

Alunperin Hughesin GAR-9:ää oli rakoitus käyttää F-108:ssa, mutta projekti hyllytettiin loppuvuodesta 1959 ennen kuin yhtään prototyyppiä oli rakennettu. F-12:ssa oli tarkoitus käyttää kolmea ohjusta ja tehokasta AN/ASG-18 tutkaa, jossa oli noin metrin halkaisijaltaan oleva tutka-antenni, joka oli myös kehitetty toimimaan GAR-9:n kanssa F-108:ssa.

Ohjuksilla oli omat ohjuskuilunsa, jotka sijaitsivat nokkapyörätelinekuilun molemmilla puolilla koneen eturungossa. Ohjuksille oli järjestetty jäähdytys, kuten kaikille koneen järjestelmille.

Ohjusta testattiin tarkoitukseen muokatussa B-58A Hustlerissa, jota kutsuttiin Snoobyksi. Useita ohjuksia ammuttiinkin onnistuneesti ennen kuin YF-12 saatiin sopivaan kuntoon ohjustesteille. YF-12:stakin ammuttiin onnistuneesti ohjuksia mm. Mach 3,2:lla noin 23 kilomitrin korkeudesta 58 kilometrin päähän 460 metrin korkeuteen, onnistuen saamaan suoran osuman.

Koneille rakennettiin yksittäisiä säilytyshalleja, jotka voitiin avata kummaltakin suunnalta. Tarkkailijoiden hämäämiseksi eri hallien ovia availtiin satunnaisesti, välillä koneen ollessa sisällä ja välillä kun hagaari oli tyhjä.

Ennen kuin päästiin lentämään piti harjoitella simulaattorilla. Simulaattoreita oli yksi kappale ja se siirrettiin Nasalle koneiden luovutuksen yhteydessä. Simulaattoreilla testattiin myös miehistön soveltuvuutta projektiin ylipätään ja tietysti erilaisia hätätilanteita. Simulaattoritunneista ei yleisesti pidetty, koska tällöin miehistölle yleensä annettiin erittäin vaikeita tilanteita eteen ja kokeneinkin miehistö saatiin pulaan. Simulaattori voitiin pysäyttää haluttuun kohtaan, jotta voitiin näyttää miehistölle missäkohtaa meni vikaan.

Miehistöllä piti olla 100 tuntia Blackbird lentoaikaa ennen kuin heidät päästettiin operatiivisiin tehtäviin.

Normaalisti operatiiviset tehtävät alkoivat kello 8:00.

Blackbirdin lentoonlähtövalmistelut kestävät pitkään ja niihin kuuluu mm. kohdealueen sään tarkkailu, jonka perusteella päätetään lennetäänkö tehtävää. Koneen hydrauliikkaöljyt ovat niin jähmeitä, että ne pitää lämmittää 86 C ennen kuin moottoreita voidaan käynnistää. Normaalisti Blackbirdejä ei tankata maassa täyteen, koska normaalilämpötilassa tankit eivät ole tiiviitä ja kone joudutaan kuitenkin tankkaamaan ilmassa. Kuitenkaan tankkien tiiveys ei ollut syy miksei koneita tankattu maassa täyteen vaan se, ettei rasitettaisi konetta liikaa ja nousussa tapahtuva toisen moottorin sammumisen tapahtuessa kone olisi varmemmin palautettavissa takaisin kentälle. NASA käytti koneita testeissään kuitenkin myös täyteen tankattuina, koska lentoajat eivät olleet niin pitkiä, että tankkausta olisi aina tarvittu.

Koneissa oli toinen miehistö, joka tarkisti koneen ennen lentoonlähtöä vielä maahenkilökunnan jälkeen ja teki preflight tarkistuksen. Toinen miehistö tämän jälkeen tarksti ja puhdisti vielä rullaus ja kiitotien vieraista esineistä ennen koneen liikkellelähtöä. Kone oli jaettu maahenkilöiden osalta neljään vastuualueeseen, karkeasti etumainen ohjaamo nokka ja nokkapyöräteline, takimmainen ohjaamo päälaskutelineet ja ilmatankkaus ja vasen siipi ja moottori sekä oikea siipi ja moottori. Jokaisella alueella oli oma vasuuhenkilönsä, joka tarkisti kaikki kohdat, tämän jälkeen nämä ilmoittivat koko koneen crew chiefille, joka tarkasti kohdat, joka taas ilmoitti toiselle miehistölle, oliko kaikki kunnossa. Näin ollen kone tuli tarkistettua moneen kertaan.

Koska miehistö oli puettu painepukuun se ei tarkistanut konetta ulkoisesti, kuten kaikissa muissa koneissa oli tapana, vaan tämän oli varamiehistö tehnyt etukäteen. Varamiehistöllä oli samat rutiinit päivällä kuin oikealla miehistölläkin ja tiet erosivat siinä vaiheessa, kun tehtävään valittu miehistö meni pukemaan painepuvut ja varamiehistö tutkimaan koneen.

Kaikki operointi tapahtui radiohiljaisuudessa. Alunperin käytettiin normaalia ilmavoimien radioliikennettä, mutta neuvostoliittolasen ongittua tietoa pitkillä radiomastoilla olevilla veneillä muutettiin kaikki toiminta hiljaiseksi. Kommunokointi lennonjohdon ja koneen välillä tapahtui valoilla. Lennonjohdossa oli aina toinen miehistö. Radiolla otettiin yhteyttä vasta, kun tultiin laskuun, tankkauksetkin tehtiin radiohiljaisuudessa. Tankkerin puomissa oli linja, jonka läpi miehisöt voivat keskustella keskenään.

Suurin sallittu nopeus maassa on renkaista johtuen 239 solmua. Ennen nousukiitoa voi olla tarpeen jäähdytellä renkaita. Lentoonlähdöissä käytetään jälkipoltinta. Nousukiidon pituus riippuu polttoaineen määrästä koneessa, mutta mormali nousukiito on noin 1340 metriä. Nokkapyörän voi nostaa kiitotiestä 50-60 solmua ennen lentoonlähtönopeutta. Tämä ei kuitenkaan ole toivottua, sillä se lisää vastusta ja näin ollen pidentää nousukiitoa. Kone kiihtyy nopeasti ja laskutelineet pitääkin ottaa sisälle nopeasti, ettei suurin sallittu nopeus ylittyisi.

Blackbirdin lento-ominaisuudet alle äänen nopeudella ovat hyvin samanlaiset kuin T-38:lla, joten lentäjät harjoittelevat tällä ja pitävät lentotaitoa yllä, koska itse koneella lentämistä oli ainoastaan pari kolme kertaa kuussa. Lisäksi T-38:aa käytettiin seurantakoneena ja tarkistamaan ulkoisesti Blackbirdin kunto, jos oli tapahtunut jotain. Blackbird tuntuu alle äänennopeudella suurelta koneelta, joka vaatii paljon tilaa manöövereihin. Ohjaimet ovat herkät kaikkien akselien suhteen. Mach 3:ssa ei yleensä lennettykään manuaalisesti, vaan autopilotin avulla, jota trimmattiin sopivasti. Manuaalisena ohjaus tuntui jäykältä pituusakselin suhteen ja herkältä kallistuskulmalla.

Aerodynaaminen noste siirtyy taaksepäin ja ilman johtoreunan jatkeita se siirtyisi 40-45% taaksepäin kaikilla yli 1,4 Machin nopeuksilla. SAS (Stability Argumentation Systen) hoitaa koneen kaikkia akseleita niin, että lentäminen on helppoa. Polttoaineen siirtämisellä tankeista toiseen koneen saadaan kone trimmattua suuriin nopeuksiin.

Kiihdytys yli kolminkertaisen äänennopeuden matkalentonopeuteen tehdään harvaan asuttujen seutujen yllä, jotta tulisi mahdollisimman vähän meluhaittoja. Nousussa on kolme eri vaihetta, aliäänennopeuksinen, transsoninen ja yliäänen nopeuksinen. Kiihdytys tehdään joko käsin tai tietokoneavusteisesti. Nämä eroavat toisistaan siinä, että käsin ohjattaessa Transsonisessa nopeudessa on havaittavissa työntövoiman pineneminen 1,05 ja 1,15 Machin välillä. Tällä välillä voidaan käyttää manuaalisesti tekniikkaa, jossa korkeudesta tehdään nopeutta, jotta saataisiin kiihdytettyä kriittisen kohdan yli mahdollsimman taloudellisesti ja nopeasti. Tietokoneella kytketään KEAS (Knots Equalent Air Speed) ohjemla, jolla nousukulma pidetään kokoajan samassa. Kiihdytyksessä vältetään kummassakin tapauksessa turhaa kääntymistä, joka kuluttaisi enemmän polttoainetta. Mach 1,15 jälkeen kiihtyvyys kasvaa huomattavasti ja nousu on aloitettava tarpeeksi nopeasti, jottei nopeus kasvaisi liiaksi. Yliäänennopeuksinen nousu alkaa suurin piirtein 30 000 jalasta (noin 9 kilometristä).

Kun koneella on saavutettu matkalentonopeus ja moottori toimii enemmän ilmanoton kuin moottorin avustuksella. Matkalentovaihtoehtoja on viisi, jotka ovat:
1) Minimi jälkipoltto, jolloin kaasu asetetaan pienimmälle jälkipolttoteholle. Tällä tulee matalin matkalentokorkeus halutulla nopeudella, ei normaalisti saada suurinta toimintasädettä.
2) Maksimi toimintasäde, jolloin kaasu asetetaan jälkipolton alemmalle osuudelle, noin 1/3 eteenpäin minimijälkipoltosta.
3) Keskinkertaisen korkeuden matkalento, jossa lennetään alempana kuin suurin tehtävän korkeus, mutta yli speksatun toimintasäteen.
4) Maksimikorkeuden matkalento, joka on noin 1000 jalkaa alempana kuin maksimi jälkipolton matkalennolla halutulla nopeudella.
5) Maksimi jälkipolton matkalento, joka vaatii suurimman jälkipolton ja nopeuden.

Kaikissa näissä vaaditaan korkeuden kasvattamista sitä mukaa kuin polttoaine vähenee.

Yli kolminkertaisella äänen nopeudella lennettäessä on asteenkin muutoksella suuri vaikutus suuntaan ja korkeuteen, korkeus voi yhdenkin asteen muutoksesta vaihtua 15m/sekunnissa. Tästä syystä Mach 3+ nopeuksissa käytetäänkin autopilottia, jota vain trimmataan, jotta korkeus ja suunta säilyisivät mahdollisimman hyvin. Koneessa on kaikkien kolmen akselin suhteen toimiva SAS, joka kompensoi muutoksia.

Käännökset matkalennolla ovat 35 astetta, eikä yli 45 asteen kallistumista suositella. Kääntymisessä pitää ottaa huomioon polttoainemäärä ja nopeus.

Mach 3+ lennossa voi tapahtua unstart, joka on samanlainen kuin moottorin sakkaaminen. Tämä on erittäin yhtäkkinen ja voimakas tapahtuma.

Ilmatankkaus tehdään yleensä noin 7500-9000 metrin korkeudessa. Ilmatankkaus KC-135Q:n kanssa oli vaikeaa, koska tankkauskoneen suurin nopeus ja SR:n sakkausnopeus olivat melko lähellä toisiaan, varsinkin korkealla ja suurella painolla, tämä kompensoidaan sytyttämällä toinen jälkipoltin. Myös kuumassa ilmassa moottorien teho pienenee ja toinen jälkipoltin voidaan joutua sytyttämään. Ilmatankkauksessa käytetään aina SAS:ia, jolloin turbulensseista ei tule ongelmaa Ilmatankkausta ei suositella jos SAS ei ole toiminnassa. Hyvissä olosuhteissa tankkauksen pitäisi kuitenkin onnistua myös ilman SAS:ia. Tankkeria lähestytään 60 asteen kulmasta jommalta kummalta puolelta takaa, jolloin V-muotoisesta tuulilasista näkyy parhaiten. Ilmatankkaus kestää suhteellisen kauan 12-15 minuuttia, joka varsinkin vaikeissa olosuhteissa voi keskeytyä. RSO laskee polttoainemäärän ja säätää sen menemää eri tankkeihin. Ilmatankkaus tehtiin usein lentoonnousun jälkeen, mutta joskus myös aloitettiin kuumalla kierroksella ja vasta tämän jälkeen tankattiin.

Laskeutuminen ja hidastaminen on myös tarkkaa ja kaasuviun asento on tarkkaan kellotettu 1,3 Machiin asti. Lähestyminen on helppoa kun SAS on toiminnassa. Normaali laskeutumiskulma on 10-12 koska yli 14 asteen kumilla pystö voi vahigoittua osuessaan kiitorataan.

Blackbirdissä kaytetään nopeuden hidastamiseen yhtä suurta jarruvarjoa. Jarruvarjon maksimiaukaisunopeus on 210 KIAS, eikä sitä saa avata lentokoneen ollessa ilmassa, sillä suuri hidastuvuus pudottaa koneen maahan. Vaikka jarruvarjo voidaan normalitilanteessa avata jo ennen kuin nokkapyörä on kiitotiessä sivutuulella tämä ei ole suotavaa. Jarruvarjo pitää irroittaa 55 KIASissa, jotta se ei sotkeentuisi peräsimiin.

Jokaisen lennon jälkeen tehdään tarkka lennonjälkeinen tutkimus koneelle, joka kestää noin kuusi tuntia. Erillisiä kohtia on yhteensä 650. Muunmuassa kaikki titaani- ja muoviliitokset tarkistetaan siiven yläpuolelta ja moottorit tarkistetaan. 200 lentotunnin jälkeen moottorit otetaan pois ja huolletaan kokonaan.

SR-71A

Miehistö: 2
Pituus: 32,74 m
Korkeus: 5,64 m
Siipien kärkiväli: 16,94 m
Siipien pinta-ala: 170 m²
Omapaino: 30 617 kg
Suurin lentoonlähtöpaino: 78 017 kg
Moottorit: 2× Pratt & Whitney J58-1. Suunniteltu toimimaan jatkuvalla jälkipoltolla; Työntövoima 144.57 kN
Päälaskutelineen raideväli: 5,08 m
Akseliväli: 11,53 m

Suorituskyky
Maksiminopeus: 4 062 km/h (3,35 Mach)
Normaali lentokorkeus: 25 908 m
Maksimi lentokorkeus: 30 480 m
Toimintasäde: 5 400 km (ilman välitankkausta, käytännössä aina ilmatankkaus)
Nousunopeus: 3400 m/min
Siipikuormitus: 460 kg/m²
Teho/painosuhde: 0.382:1