Le prototype X‑43A ressemble à un avion élégant et discret :un engin de 12 pieds (3,7 m) de long et 5 pieds (1,5 m) d'envergure qui pèse 2 800 lb (1 270 kg). Son attribut le plus remarquable, cependant, est le moteur scramjet à respiration aérienne qui le propulse.
Pour comprendre le moteur du X‑43A, il est utile de le comparer à une fusée conventionnelle. Un moteur de fusée typique génère une poussée en brûlant un comburant liquide avec un carburant hydrogène dans une chambre de combustion.
Des gaz chauds à haute pression et à grande vitesse s'écoulent à travers une buse, accélérant à des vitesses de 5 000 à 10 000 mph (8 000 à 16 000 km/h) et produisant une poussée.
L’inconvénient des fusées conventionnelles est le besoin massif en oxygène à bord. Par exemple, la navette spatiale transportait 143 000 gallons (541 314 L) d’oxygène liquide, pesant 1 359 000 livres (616 432 kg). Sans cet oxygène, la navette ne pèserait que 165 000 lb (74 842 kg).
Les moteurs respiratoires éliminent le besoin d’oxygène à bord en récupérant l’oxygène atmosphérique pendant le vol. Pour les missions Terre-orbite, le véhicule transporterait de l'oxygène supplémentaire, mais bien moins qu'une navette spatiale.

Le moteur scramjet est d’une conception remarquablement simple, sans pièces mobiles. Le X‑43A lui-même fait partie du système moteur :l'avant fait office d'admission et l'arrière sert de buse qui accélère l'air d'échappement.

La combustion dans un scramjet ne se produit qu'à des vitesses supersoniques, car l'air doit circuler suffisamment rapidement pour être comprimé.
Au lieu d’un compresseur rotatif comme un turboréacteur, la vitesse d’avancement et la forme aérodynamique du véhicule compriment l’air entrant. De l'hydrogène est ensuite injecté dans ce flux, et les gaz chauds en expansion issus de la combustion accélèrent les gaz d'échappement pour créer une formidable poussée.