高超音速飞行速度一般大于音速的5倍，从飞行速度很容易猜测高超音速飞行器的用途。我们知道像波音和空中客车这样的单通道/双通道客机的飞行速度约为0.85马赫，高度约为10000米。根据速度与高度的对应关系，高超声速飞行器可以覆盖从海平面到低地球轨道的高度，速度范围从零到每秒7.9公里以上。符合这种轨迹的飞行器主要集中在三个主要方向:再入航天器、航空航天器和巡航飞行器，这也是高超音速的三个主要用途。

X-51A是一种巡航飞行器，使用吸气式发动机，飞行高度在大气中。

美国航天局、国防部和空军开发的先进飞机涵盖了上述三种用途，在这一领域处于世界领先水平。再入航天器是传统的高超音速应用领域。以重返地球大气层为例，速度可能达到每秒8-9公里。美国宇航局的航天飞机主要在低地球轨道上，重返大气层的速度不到每秒9公里，相当于25-26马赫。然而，一些行星际航天器的重返速度可能超过每秒9公里，如从月球轨道返回的阿波罗航天器和火星探测器。

洛克希德·马丁公司开发的“探险之星”单级轨道飞行器因其先进的技术而被取消。

巡航飞机是目前正在研发的一种新型高科技飞机。它的发展方向是巡航导弹。更著名的是美国宇航局的X-43系列，美国国防部的X-51A和空军等。两者的共同特点是都使用一个吸气式发动机，飞行高度在30到50公里之间，飞行速度在4到12马赫之间，可以实现全球到达。该技术成熟后可用于巡航导弹，当它击中世界上任何目标时，可在1至2小时内摧毁。其次，高超音速巡航客机可以在民用领域得到发展。从伦敦到悉尼的航班只需90分钟，大大缩短了洲际航班的时间。

高超音速技术的第三个应用领域是单级或两级空空飞行器，它可以水平起降，可以使用传统的民用机场跑道，并且可以在没有运载火箭的情况下进入轨道。洛克希德·马丁公司在20世纪90年代开发了“探险之星”单级轨道飞行器，但由于取消了技术和成本问题，这也是太空飞机的雏形。空对空飞行器可以使用吸气式发动机在大气中以10到15马赫的速度飞行。当飞行高度在几十公里的亚轨道空间时，它们可以通过火箭动力进一步加速进入轨道。