[[File:NorthAmericanX-15600.jpeg|мини|'''X-15 се приземява върху ски''']]
Подобно на повечето летателни апарати от серията Х, Х-15 стартира във въздуха от пилон на [[бомбардировач]] [[B-52]], първоначално предназначен за изпитание на голяма [[крилата ракета]] [[AGM-28_Hound_Dog|Hound Dog]]. Самолета наречен носител, има за цел да издигне [[ракетоплан]]а над земната повърхност, където съпротивлението на въздуха е по –по– малко и тягата на ракетния двигател позволява достигането на много високи скорости. Обикновено запуска се осъществява на височина 8.5 мили (13.7 км.) при скорост на самолета носител от 500 мили в час (805 км/час). Приземяването се извършва върху [[Устройства за излитане и кацане|две ски]] (за пестене на тегло и опростяване на конструкцията е избегната колесната схема) и носов колесник. При приземяването се счупва долния вертикален кил, който се заменя с нов за всеки следващ полет. Това е единствения детайл с еднократна употреба в цялата конструкция на [[ракетоплан]]а. При развитието на конструкцията в началото на 60 – те години долния вертикален кил се отстрелва с помощта на пиропатрони от пилота непосредствено преди приземяването и се спасява за следваща употреба с помощта на малък парашут.
При първите полети на [[ракетоплан]]а е използван двигателя Reaction Motors XLR11 с тяга 250 kN. Този двигател използва за гориво [[Етанол|етилов алкохол]], а за окислител – течен [[кислород]]. Двигателят е с много добра тяга, но е твърде неикономичен – може да изгори 6804 кг. гориво за 80 сек. Натоварва по – -малко цялата конструкция, поради което е предпоченпредпочетен в началния етап от програмата. От края на 1960 г. конструкторите използват оригинално създадения за Х – -15 двигател XLR99 с тяга 313 kN и оптимизирано подаване на горивната смес. По – -точно, в [[ракетоплан]]а се монтира втората подобрена версия на този двигател – Thiokol XLR 99-RM-2, тъй като първия вариант се използва само при стендовите изпитания. Двигателя работи с гориво [[амоняк]] и окислител – течен [[кислород]]. Турбо-помпите му се задвижват от [[Диводороден пероксид|водороден прекис]]. Достига максимална тяга на височина над 30 км., поради което скоростните рекорди са установявани във височинния диапазон 30 – 40 км. Освен основния двигател, Х – -15 има и дванадесет по – малъки-малки двигатели за маневриране и ориентация, койтокоито се използват във високите слоеве на [[атмосфера]]та. Те се намират на върха на конструкцията и всеки един от тях е с променлива мощност, която варира в границите 8 – 12 кгс. Тези двигатели работят с [[Диводороден пероксид|водороден прекис]]. На борда на [[ракетоплан]]а има още два резервоара за [[хелий]] и течен [[азот]], използвани като охладители на различни бордови системи.
