El SR-71 fue construido para la velocidad y lo logró a través de dos Motores turborreactores Pratt y Whitney J58 con grandes conos de choque de entrada. Esto permitió que el avión alcanzara Mach 3, lo que el SR-71 hacía regularmente. La velocidad no era la única característica del SR-71: podía alcanzar una altitud de 85.000 pies o más. Esto supone más del doble de la altitud de crucero media de un avión de pasajeros, lo que ofrece ventajas. Cuando el SR-71 recibió un objetivo fijado desde un sitio SAM, todo lo que tuvo que hacer fue aumentar la velocidad y la altitud para superar al misil, lo que significa que no requirió paja ni otras contramedidas.
El avión contaba con un excelente rendimiento de combustible, aunque necesitaba reducir significativamente la velocidad y la altitud para repostar en el aire. Esto causó un problema interesante debido al rápido cambio de calor. Los paneles sueltos del avión que cubren los tanques de combustible provocarían una fuga de combustible, dejando un rastro de vapor detrás del avión. El SR-71 fue diseñado teniendo en cuenta esta cuestión. Si bien muchos creen que es un defecto de diseño, es una forma innovadora de manejar el problema de la contracción del metal debido a variaciones de temperatura alta a baja.
Debido a las tensiones externas del avión, la capa exterior del SR-71 se hizo completamente de titanio, que soporta temperaturas superiores a los 3.000 grados Fahrenheit. Esto también le dio al Blackbird su aspecto característico. Además de todas estas características, el SR-71 tenía un perfil de radar reducido debido a su construcción única, lo que dificultaba la localización de los sistemas de radar.