Het X-43A-prototype lijkt op een slank, onopvallend vliegtuig:een vaartuig van 3,7 meter lang, een spanwijdte van 1,5 meter en een gewicht van 1.270 kg. Het meest opmerkelijke kenmerk is echter de luchtademende scramjetmotor die hem aandrijft.

Om de motor van de X-43A te begrijpen, helpt het om deze te vergelijken met een conventionele raket. Een typische raketmotor genereert stuwkracht door een vloeibaar oxidatiemiddel te verbranden met waterstofbrandstof in een verbrandingskamer.

Hete gassen onder hoge druk en hoge snelheid stromen door een mondstuk, versnellen tot snelheden van 8.000 tot 16.000 km/u en produceren stuwkracht.

Het nadeel van conventionele raketten is de enorme zuurstofbehoefte aan boord. De Space Shuttle had bijvoorbeeld 143.000 gallons (541.314 liter) vloeibare zuurstof aan boord, met een gewicht van 1.359.000 pond (616.432 kg). Zonder die zuurstof zou de shuttle slechts 74.842 kg wegen.

Luchtademende motoren elimineren de behoefte aan zuurstof aan boord door tijdens de vlucht zuurstof uit de lucht te halen. Voor missies van de aarde naar een baan om de aarde zou het voertuig extra zuurstof aan boord hebben, maar veel minder dan een space shuttle.

De scramjetmotor heeft een opmerkelijk eenvoudig ontwerp zonder bewegende delen. De X‑43A zelf functioneert als onderdeel van het motorsysteem:de voorkant fungeert als inlaat en de achterkant als mondstuk dat de uitlaatlucht versnelt.

Verbranding in een scramjet vindt alleen plaats bij supersonische snelheden, omdat de lucht snel genoeg moet stromen om te worden gecomprimeerd.

In plaats van een roterende compressor zoals een turbojet, comprimeren de voorwaartse snelheid en de aerodynamische vorm van het voertuig de binnenkomende lucht. Vervolgens wordt waterstofbrandstof in deze stroom geïnjecteerd, en de uitzettende hete gassen uit de verbranding versnellen de uitlaatgassen en creëren een enorme stuwkracht.