1960年5月1日，一架U-2於葉卡捷琳堡附近被蘇聯的SA-2防空飛彈擊落，飛行員加里·鮑爾斯成功彈射逃生後被俘，在蘇聯的軍事法庭上被判處十年的監禁，美空軍飛行員鮑爾斯於1962年2月10日獲釋返回美國。
高空偵察機的時代也在同時宣告結束
美國當局意識到蘇聯的防空飛彈科技已經突破了以往，更使得美國空軍急於研發新一代的高空偵察機，以遂行其情報偵察任務。
除了致力研發太空間諜衛星科技以外，就是尋求另一種戰略偵察機的出現！
在當時的情況下，常規佈局的飛機，單純依靠超高速度和飛行高度的性能，似乎已經無法滿足美國空軍的需要。同時也面對蘇聯日益強大的雷達技術的提升，只有一個選擇就是「研製出一種雷達探測不到的飛機」。
這在20世紀60年代末70年代初期的技術水準來說，想要發展隱型戰機是另一個艱難技術考驗，但是美國空軍以經意識到了戰機隱型技術在未來的軍事領域上，是一項優勝劣敗的勝負抉擇。這種高科技不但可以運用在偵察機上，也可以用在未來所有的軍用飛機上。發展低可探測性技術，就成了當時美國空軍的首要目標，更是美國的國家機密。
SR-71的研製始美空軍和洛克西德公司於1959年開始實施的OXCART計劃。
該計劃最初的目的是為了設計一種能夠在20,000米以上高空進行高速攔截的戰鬥機。1962年，該計劃的第一架試驗機A-11試飛，為了掩人耳目，該機對外宣傳時使用YF-12戰鬥機這一稱謂。洛克希德臭鼬工廠的著名飛機設計師凱利負責該項目。
在設計案的發展中，洛克希德的內部編號隨著設計變更從A-1到A-11。
A-11試驗機是第一個進行測試飛行的，裝上了推力較低的J-75發動機，因為原本要使用的普惠J-58發動機的，因為開發延誤了裝上A-11機上。當J-58發動機運抵美國空軍51區後，再裝上J-58發動機的A-11試驗機就成為第12個構型，編號也隨之變更為A-12，這個編號便持續使用到製造與運作。
A-12試驗機共建造了18架，其中3架被轉用為YF-12，也就是F-12攔截機型的原型機。 經過對A-11試驗機及後來加裝的火控、武器系統的大量試飛驗證，美國空軍認為這一款戰鬥機技術並不夠成熟，其後就放棄了這個計劃。但A-11試驗機的優秀性能使得美國空軍決定將其改進型當作高空超音速戰略偵察機使用，這就是SR-71黑鳥偵察機的起源。
而A-11試驗機上的火控、武器系統也為後來海軍F-14戰鬥機的研製打下了很好的基礎。A-11試驗機與後來的SR-71外觀上主要的區別是邊條與機頭雷達罩之間有一個切口，而SR-71則沒有。
A-11試驗機有兩名機組成員：飛行員和武器操作手。相應的SR-71上也有兩名成員：飛行員和系統操作手。座艙呈縱列式。由於SR-71的飛行高度和速度都超出人體可承受的範圍，兩名飛行員必須穿著全密封的飛行服，看上去外觀與太空人類似。
空軍用的偵察機型原本稱為R-12。然而在1964年的總統大選，參議員Barry Goldwater持續抨擊詹森Lyndon B. Johnson總統與新武器研發上落後於蘇聯，詹森總統決定以高度機密性的A-12計劃，及存在的偵察型進行回擊。
美空軍將R-12重新編號為RS-71（Reconnaissance-Strike，偵察 - 打擊）。
洛克希德臭鼬鼠工廠的Kelly Johnson為CIA設計的A-12牛車式是SR-71的前身。
SR-71在1964年12月22日首次試飛，並在1966年1月進入加州比爾（Beale）空軍基地的第4200戰略偵察聯隊（後改番號為第9戰略偵察聯隊）服役。1990年1月26日，由於國防預算降低和操作費用高昂 ，美國空軍將SR-71退役，但在1995年又編回部隊，並於1997年展開飛行任務，1998年SR-71永久退役。
SR-71仍然是世界上最快的飛機，並且保有兩項紀錄：1976年7月28日當天，一架SR-71創下時速2,193.167哩（3,529.56公里）的速度紀錄，以及85,068.997呎（25,929公尺）的高度紀錄，只有前蘇聯的MiG-25狐蝠式高空攔截機曾經在1977年8月31日達到更高的37,650。它可以在80,000呎（約24公里）的高空，以每小時100,000平方哩（約每秒72平方公里）的速度掃視地表。當SR-71在1990年退役時，其中一架從它出生的加州棕櫚谷（Palmdale）的美國空軍42號工廠（en:Plant 42），飛到維吉尼亞州香蒂利（Chantilly）國家航太博物館展示，以平均時速2,124哩（3,418公里），全程只花了68分鐘。SR-71也保有在1974年9月1日創下的從紐約到倫敦的紀錄：1小時54分56.4秒。（協和式客機飛行同樣的路程要3小時20分，而最快的亞音速客機波音747則需要7小時。）
1968年3月21日，Jerome F. O’Malley少校與Edward D. Payne少校駕駛序號64-17976的SR-71進行首次作戰任務，這架飛機在服役生涯中累積了2,981個飛行小時與942次任務（多於其它任一架），包括257次分別從加州比爾空軍基地、棕櫚谷、日本嘉手納（Kadena）基地、與英國皇家空軍米登霍爾（Mildenhall）基地出發的作戰任務。這架飛機在1990年3月飛到俄亥俄州德通市（Dayton）的國立美國空軍博物館。在沖繩，A-12與SR-71被取了另一個綽號：Habu，因為當地人認為它們長得像這種東南亞的毒蛇。
SR-71共建造了32架，其中12架在飛行事故中損失，偵察系統官Jim Zwayer是唯一身亡的機師，其他人都彈射逃生成功。
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