D-21无人机全长约12.8米，翼展5.79米，高2.14米，起飞重量5吨，装备一台RJ43-MA-20S4冲压发动机，最大速度3.35马赫。
D-21最初以A-12高速侦察机为搭载母机，后者经过改装命名为M-21。但由于M-21出击成本过高，D-21后来改以B-52为母机。
四次实战出击的D-21，均以B-52轰炸机为搭载母机，但四次侦察均以失败告终，第四次更是彻底失踪。美军方一直以为第四架D-21无人机被击落，但近年来中国方面才公开历史真相。
投放、导航及回收问题
无人机约在高度8000米从B-52投下，同时D-21B的自动程序启动。投下后约1-3秒，助推火箭点火，使无人机速度能在约10秒后达到M3.2左右，随即冲压发动机点火。
D-21中的飞行自动控制系统(AFCS)、惯性导航系统(INS)、航行程序系统(ADC)及其它系统将按顺序起动。无人机迅速上升到24000米或更高一些，速度保持在预定M数，例如M3.4。
