20世紀50年代初期， 為獲得蘇聯重點國防建設方面的情報， 美國軍方準備著手研製一種新型高空偵察機， 在這種情況下， U-2偵察機就誕生了。
在設計方面， U-2採用了全金屬懸臂中單翼， 使用洛克希德公司的專門翼型。 它的機身是非常細長的圓截面， 後機身兩側有液壓操縱阻力板。 由於機身細長， 所以採用了獨特的雙主輪自行車起落架， 主輪與尾輪均向前收入機身。 由於只裝了一台噴氣發動機， 所以U-2偵察機的爬升速度比民用客機還要慢， 這對駕駛員來說， 駕駛時也需要更多的耐心。 動力方面， 它的動力裝置為一台推力為48.9千牛的J57發動機。 為了避免陽光反射， 它的機身被塗成了黑色， 並加大機翼使其具有滑翔機特徵， 飛機在起飛時機翼兩端有補助圈滑器， 著陸的時候機翼端做為地面接觸先著陸， 後補助器滑行移動。
U-2屬於非常出色的間諜飛機， 在1955年8月秘密完成首飛， 幾十年來曾征戰全球， 偵察過蘇聯、古巴、朝鮮、中國、越南等國家， 但是也有15架在敵國的領空被擊落， 其中5架被中國擊毀。 它在飛行時高度是25000m以上的平流層， 是普通機的2倍以上， 在當時沒有任何戰機可以威脅到它。 各國為了應對它的間諜行為，
U-2高空偵察機最拿手的本領是高空照相， 機上裝有長焦距航空相機， 相機內裝有寬20釐米、長2500米的底片， 可以持續九小時多角度拍攝地面目標。 只要飛12架次， 就能拍攝整個美國， 在18000米的高空， 地面人員的活動可以清晰地顯示出來。 它能不分晝夜在21336米高空執行全天候偵察任務， 在和平時期、危機、小規模衝突和戰爭中為決策者提供重要情報。 此外亦用於電子感應器研發、確認衛星資料和校準。