Главной особенностью «Черного дрозда» является конструкция воздухозаборников двигателей J58, которая позволяла самолету развивать рекордную крейсерскую скорость в 3,2 Маха.
На дозвуковых и трансзвуковых скоростях J58 работал как стандартный турбореактивный двигатель, а при скорости около двух чисел Маха – как прямоточный. В конструкции силового агрегата использовались никелевые сплавы, выдерживающие температуры от 430 до 1760 градусов Цельсия. В передней части каждой из двух мотогондол самолёта имелся подвижный конус, находящийся в выдвинутом положении при скорости до 1,6 Маха и задвинутом – при большей.
На сегодняшний день еще никому не удалось воспроизвести технологию двигателя SR-71. 85% деталей планера было изготовлено из титанового сплава, а большая часть остальных деталей изготавливалась из полимерно-композитных материалов.
Большая площадь внутренней части крыла имела гофрированную поверхность, что создавало более благоприятные условия для теплового расширения и повышало продольную прочность.