在過去數年之中，洛馬公司與航空噴氣·洛克達因公司的航空工程師一直在洛馬公司的“臭鼬工廠”開展SR-72的設計工作。首先，該機需要一個組合的推進系統：傳統的現貨渦輪噴氣發動機可以使飛機從起飛加速至馬赫數3，而亞燃/超燃沖壓發動機(雙模態超燃沖壓發動機)將完成剩余的加速。為了解決渦噴發動機工作的極限飛行速度與雙模態超燃沖壓發動機起動工作的下限速度之間的鴻溝，工程技術人員開發了一種組合發動機，可以工作在三種模態：在由渦噴動力加速至馬赫數3之后，雙模態超燃沖壓發動機以亞燃模態將飛機繼續加速至馬赫數5，之后再轉換至超燃模態。
在高超聲速飛行過程中，該機的機體結構將承受極為嚴重的氣動加熱，常規的鋼材將難以承受。當飛行速度超過馬赫數5時，氣動摩擦加熱將使飛機表面溫度升至2000華氏度(1093℃)。在此溫度環境，常規鋼結構機體將熔化。因此，工程師正在考慮采用復合材料——這與洲際彈道導彈和航天飛機前端使用的高性能碳纖維、陶瓷和金屬混合物相似。此外，任何連接部都必須密封：一旦高超聲速下出現空氣泄漏，涌進的熱量將導致飛機解體(例如“哥倫比亞”航天飛機的事故。)
氣動力特性也是問題。飛機承受的應力會隨著飛機飛行速度的變化而變化。例如，當飛機在亞聲速段加速時，飛機升力中心會后移。但是一旦飛機達到高超聲速段，在飛機前緣阻力作用下，升力中心再次前移。如果升力中心過于接近重心，將導致危險的不穩定。飛行器外形必須進行剪裁以適應這些變化，防止出現破壞。
當前已知的、具有可重復性的高速飛行條件下武器投放，速度最快的紀錄由美國空軍YF-12高速截擊機(左)保持，1965-1966年，該機累計進行7次超聲速發射有動力AIM-47空空導彈(右圖為YF-12截擊機內埋彈艙中的該導彈)的試驗，發射速度馬赫數2.2-3.2，其中6次成功(唯一失敗的一次是因為導彈自身動力出現問題)。其中最后一次是在飛行速度馬赫數3.2、高度22-23千米的條件下完成成功發射，擊落了一架飛行高度僅152高的JQB-47E靶機。
有效載荷也是一項挑戰。SR-72的具體任務載荷仍處于保密狀態，很可能相關載荷尚未完成研制。在馬赫數6的飛行條件下進行圖像情報偵察或完成投彈需要高超的工程技術。飛機完成轉彎需要數百英里，需要強大的制導計算機建立從所在飛行高度到目標的瞄準線，在馬赫數6的情況下打開武器艙也是嚴峻的技術挑戰。因此，SR-72將需要能夠在此高速下工作的新型傳感器和武器。
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