雖然U-2偵察機秘密設計和研製於六十年前，但直到今日仍是美國空軍最重要的偵察機，其生產線先後兩次重開，原定的後繼機SR-71“黑鳥”也早已退役。2014年3月五角大廈提交了2015財年國防預算草案，決定全部退役U-2戰略偵察機，使用高空無人機取而代之，這標誌著一個時代的結束。
現役U-2安裝有極端複雜的成像和信號情報傳感器，在“沙漠風暴”行動中對伊拉克進行了偵察，然後又先後出沒在波士尼亞、科索沃、阿富汗上空，這種在高空飛行的耳目收集了大量高價值情報。U-2在高空偵察的神秘世界裡一直都是常青樹，在現役的30多架U-2中有兩架機齡長達41年，飛行時間達到了創紀錄的2.5萬小時。而一般戰鬥機的壽命不過數千小時。
U-2計劃的起源可以追溯到1954年末，寶麗來公司的創始人——埃德溫•蘭德博士和其他6位來自新英格蘭的知名科學家組成了一個智囊團，他們的任務是向艾森豪威爾總統提出如何防止蘇聯突然核襲擊威脅的建議。隨著鐵幕的完全落下，西方世界無從了解蘇聯軍事最新的進展。
蘭德智囊團選擇了幾個月前被美國空軍否決的一個激進的空中偵察機方案，這就是加州伯班克洛克希德“臭鼬”工廠提出的CL-282偵察機。總工程師凱利•約翰遜在設計上直接沿用XF-104的機身，把長度縮短了1.52米，搭配上大展弦比、低厚度比的新機翼就構成了新偵察機的雛形。由於機翼超長而又不能增加機翼的結構重量，所以非常脆弱，在低空遭遇到陣風時就可能被折斷。“臭鼬”工廠採用了一種被稱為“自動陣風控制”的新技術來避免出現這種悲劇，CL-282在10000米之下空氣較稠密的高度飛行時，自動陣風控制系統會讓飛機保持以一定迎角姿態飛行以增加對抗陣風的穩定性，此時副翼是向上偏轉的。由於機翼迎角的增大，CL-282在10000米以下飛行時還增大了載荷能力。CL-282還大量應用了其他特殊的輕量化技術，最後僅依靠一台通用電氣的J73渦噴發動機就能實現22250米的飛行高度和7小時續航時間。
CL-282偵察機最大限度地沿用了F-104戰鬥機的設計，從超音速戰鬥機搖身變為亞音速高空偵察機
約翰遜的設計能滿足既定性能要求，那就是自由出入敵方空域而不必擔心被發現或被攔截，但美國空軍的專家們對使用單發飛機來執行如此耗時的關鍵性任務表示質疑，此外還傾向於使用普惠的高空型J57發動機。CL-282還有一個問題就是沒有起落架，僅依靠一個滑車起飛，最後進行無襟翼的機腹迫降。
美國空軍最後選擇了更重的飛機，這就是馬丁的B-57“堪培拉”轟炸機派生型和貝爾全新雙發方案。但約翰遜和他的設計已經贏得了五角大廈幾位有影響力的文職高官的支持，使CL-282獲得了中央情報局和蘭德智囊團的注意，後者甚至還提出了一種激進的觀點：為什麼要讓軍方來控制如此重要的任務？
馬丁的Model 294加長了“堪培拉”轟炸機的機翼以提高高空性能，最後成為了RB-57D偵察機。後來的RB-57F進一步加長了翼展
貝爾的Model 67編號X-16，最後沒有製造出實機
蘭德智囊團審視了CL-282方案，他們基本贊同約翰遜的設計，只是提出要在飛機上增加新相機和信號情報偵察系統。他們說服中央情報局來承擔該項目，但需要空軍要派出“強力團隊”來協助。美國空軍也針對CL-282提出了幾項新的設計目標，儘管J57發動機的尺寸太大，裝不進F-104的衍生機身裡，但約翰遜還是被說服對設計進行修改來換裝發動機，他還承諾將增加起落架等。
1954年11月24日艾森豪威爾總統批准了項目，中情局立即責成耶魯大學和麻省理工學院畢業的神童理查德•比塞爾開始研製新偵察機的“感光板”項目。幾天之後，“臭鼬”工廠的25位工程師在嚴格保密情況下開始了詳細設計，一個月後洛克希德公司獲得了製造20架飛機價值2200萬美元的合同。此時的CL-282和最初設計相比已經大變樣了，機翼進一步放大以支持較重的機身，機腹下增加了串列可收放自行車式起落架，機翼下增加了在起飛後可以拋掉的支撐起落架。更大的機翼帶了了更多的燃油，使續航時間增加到10小時，航程超過7400公里。
9個月後第一架CL-282原型機就進行了首飛，即使以今天的標準來看這也是一項不可思議的成就。又過了9個月後，前四架飛機已經做好了部署準備。“感光板”項目是邊研製邊生產的，存在很大的研製風險，這有可能讓項目變得非常糟糕。多虧了蘭德智囊團的遠見、約翰遜的設計專長、中情局流暢的項目管理以及全體上下的實幹精神，“感光板”項目進展得非常順利。儘管美國空軍一些高級官員，如柯蒂斯•李梅將軍還是對新偵察機心存疑慮，但空軍在項目中仍發揮了卓越貢獻。中情局在五角大廈的聯絡官是一位能力出眾的名叫奧茲•里特蘭德的空軍上校，他在短短幾個月內就被提拔為比塞爾的副手，負責飛機的部署和作戰支援。
1955年2月初，“臭鼬”工廠已經完成了風洞試驗和主要圖紙的出圖，一種過渡型J57高空發動機也已經開始室內試車，新相機、新膠卷、新燃油、新導航和通信系統都展開了設計。中情局在一份簡短的備忘錄中指出：“本項目匯集了全國最先進的科學和工業技術，這種情形在之前的和平時期從未出現過。
首批U-2是在洛克希德加州伯班克工廠製造的，圖中工人們正在鉚接機翼
“感光板”是十年前的“曼哈頓”項目（研製原子彈）之後最為保密的項目，分包商都要把部件交給前台公司，以便使洛克希德能以主導身份做好保密工作。為了保密，“臭鼬”工廠在內華達沙漠的偏遠地區找到一處可用於試飛的干湖床，五月初在此開始快速施工建設機場，從此此地被稱為“牧場”。
七月初靜力試驗機體完工，十五天後試飛原型機也基本完成。約翰遜在他的日機中寫道：“經過了長時間的工作後每個人都累得半死。”。十天後第一架原型機'物品'001被從伯班克空運到“牧場”，此時該機還沒有正式編號，只是被稱為“物品”。
美國空軍的道格拉斯C-124運輸機把U-2運到“牧場”進行試飛
1955年8月4日托尼•勒維耶駕駛“物品”001成功進行了首飛，只是在著陸時出現了一點問題，為此設計師在主起落架上增加了一個防躥閥。人們還發現發動機高壓壓縮機洩漏的滑油進入了座艙空調系統，使座艙蓋沉積了一層油膜，為此臨時在滑油過濾器周圍塞上衛生紙來解決問題。隨著“物品”001越飛越高，重力式燃油系統也被證明不敷使用，必須改為壓力式系統，但這會增加額外的重量，因為每多一磅重量（0.45公斤）就要付出最大升限降低10英尺（3米）的代價。
1955年8月4日托尼•勒維耶駕駛“物品”001成功進行了首飛，距離合同簽訂僅9個月
“物品”001出現的最嚴重問題是J57發動機在13700米高度以上會因為空氣稀薄而熄火，約翰遜不認為這是進氣口設計的問題，因為現有設計能夠產生近乎完美的空氣沖壓分佈。於是洛克希德和普惠的工程師在一段時間裡氣氛緊張，最後人們確定這是由於發動機燃油控制缺陷導致的，並且燃油排放閥工作也不正常。
製造一種能持續安全運行八-九個小時的發動機是很困難的，普惠工程師一直致力於J57的增推減重，最後採用鍛造葉片的J57減重型取代了過渡型發動機。
J57發動機
四名洛克希德試飛員駕駛頭四架“物品”拓展未知的高空飛行包線，不到30名的工程師為他們提供地面支持。他們測試了壓力服和氧氣系統，在沒有自動駕駛儀的情況下制訂了巡航爬升時間表，他們驗證了各種減重措施後發現設計過載僅2.5g的機體結構實際上可承受住4g的重力加速度。
他們在試飛中逐步提高高度，悄悄打破了66000英尺（20117米）的世界飛行高度紀錄。
中情局想僱傭外國飛行員執行飛越蘇聯的任務，為此招募了八名外國人進行噴氣式飛機培訓，最後只有四人順利進入“牧場”。在這裡有一小隊空軍軍官負責對他們進行訓練篩選。
但是“反光板”項目需要的是那些來自美國戰略空軍司令部的年輕而富有經驗的飛行員。正好此時戰略空軍司令部裁掉了4個護航戰鬥機聯隊，精英飛行員變得唾手可得，其中許多飛行員還有駕駛單發F-84進行遠程部署的經歷，這需要長時間的海上飛行，很貼合項目的要求。在進行了嚴格挑选和安全甄別程序後，這些飛行員與中情局簽訂了為期兩年的合同，從此離開軍隊加入中情局，不過表面上他們是洛克希德的僱員。
中情局的許多早期U-2飛行員出身於美國戰略空軍司令部，他們有駕駛單發F-84進行遠程部署的經歷，這需要長時間的海上飛行，很貼合項目的要求
1956年1月上旬第一組六名前空軍飛行員開始在“牧場”接受訓練，他們隸屬於A特遣隊。中情局計劃在歐洲和亞洲部署三個能夠自持的特遣隊實施飛越任務，A特遣隊是第一支。每個特遣隊的規模大約120人，指揮官是一名空軍軍官，執行官是一名中情局官員，其他全是空軍軍人。中情局負責特遣隊的通訊、保安和管理，而飛機、傳感器、生命支持系統的所有維修任務都外包給民間公司來做，中情局在華盛頓的“反光板”項目總部進行目標選擇和任務規劃。
此時“牧場”的主要活動還是邊試飛邊改進。例如“物品”沒有無線電羅盤，基本導航設備只有一個可環視觀察飛機下方景物的偏航觀測器。但對於將要在敵方領空進行的遠程飛行任務來說，偏航觀測器存在嚴重不足，在敵方領空既沒有無線電信標信號也可能出現地面景物被雲層遮蓋的情況，導致偏航觀測器無法使用。為了解決這一問題，人們先是提出了一種高頻發射/接收系統，飛機通過與設在友好國家的地面站進行三角測量來定位。不過該系統很複雜，而且存在向敵人防空系統洩露飛機位置的可能性，很快就被放棄，取而代之的是一套能通過光槓桿鏡耦合偏航觀測器視野的六分儀。直到二月中旬第一套六分儀才抵達“牧場”。
早期U-2的座艙，只有基本的飛行儀表，和一個大型駕駛盤
U-2的偏航觀測器
傳感器系統也被運至“牧場”開始試飛，這套過渡型相機系統包含三台被精心翻新的24英寸焦距相機，分別安裝在下視、右視和左視台架上。而最終“物品”將要安裝革命性的混合式相機，該相機融合了分幅和全景技術，通過一個36英寸鏡頭可從地平線一端覆蓋拍攝到另一端。此外還將安裝一台全新的180英寸焦距技術情報收集相機。飛機的小型化通信情報和電子情報系統也在設計中，所有這些設備都需要在高空的極端低溫下連續工作幾個小時。
早期U-2的機鼻玻璃纖維蓋板下安裝了多種傳感器
這套過渡型相機系統包含三台被精心翻新的24英寸焦距相機，分別安裝在下視、右視和左視台架上
美國空軍被“感光板”項目的神速進展說服，取消了與貝爾的合同，也向洛克希德訂購了29架飛機，“物品”從此獲得了U-2的軍用編號（“U”表示通用） 。
2月U-2完成了基本試飛計劃，四月中旬第一組飛行員通過了作戰部署測試。同時，為了支持即將展開部署的A特遣隊，各協作單位展開了規模龐大的後勤工作，需要準備好隨機器材包，需啊喲把特種燃油運輸到位，需要訂購和存儲好體積龐大的膠卷。發動機的延誤使問題變得複雜化，改進後的J57高空型還在試飛中，無法按時交付，所以U-2在換裝新發動機之前無法進行飛越任務。
5月初，A特遣隊的4架U-2被裝入C-124運輸機運到歐洲，這些飛機名義上是美國太空總署的氣象研究機。6月20日U-2從西德威斯巴登起飛執行了首次偵察任務，對捷克斯洛伐克和波蘭進行了偵察。任務進行得非常順利，膠片和磁帶被迅速運回美國進行處理和分析。這次飛行被華約的防空系統發現，但蘇聯並沒有做出正式回應。隨著此類任務的順利實施，艾森豪威爾總統批准了U-2飛越蘇聯。
早期U-2都被偽裝成美國太空總署的氣象研究機
艾森豪威爾希望能最大限度覆蓋蘇聯的重要目標，尤其是轟炸機基地。但他也很擔心蘇聯的抗議，因為就在不久前，美國失敗的偵察氣球項目招致了蘇聯的強烈譴責，於是他把對蘇聯的任務限制在十天內。
1956年美國獨立日早晨，A特遣隊的赫維•斯托克曼駕駛U-2起飛，開始了耗時八小時四十五分鐘的任務。這次任務覆蓋了明斯克和列寧格勒周圍的高優先級蘇聯目標，其中大多是轟炸機基地、造船廠和軍隊訓練場。卡邁恩•維託在第二天駕駛同一架飛機一路飛向莫斯科，成功完成另一次八小時的任務。
卡邁恩•維托是唯一一位飛越莫斯科的U-2飛行員
但這兩次飛行都被蘇聯防空系統發現，斯托克曼和維托通過偏航觀測器看見米格戰機在下方努力爬升，但他們的最大高度距離U-2還有6000米，也就是說只要U-2不因發動機熄火而被迫下降高度進行重啟，那麼米格就構不成真正的威脅。當技術人員對信號情報磁帶進行分析並與地面攔截站的數據關聯後，就知道了蘇聯早期預警雷達已經探測到這架來歷不明的飛機，並設法對其航線進行了部分跟踪。
在維托飛行後的連續三天，任務都因惡劣的天氣而被迫停止。7月9日，馬蒂•克努森駕機飛越了俄羅斯歐洲部分，從波羅的海一直到烏克蘭。第二天格倫•達納韋執行了A特遣隊當時耗時最長的一次任務，向東一路飛到克里米亞然後折回。
7月10日，蘇聯照會美國駐莫斯科大使館，發表了抗議聲明，抗議稱美國飛機“嚴重侵犯”了蘇聯領，並持有“偵察目的”。蘇聯認為那是一種“雙發中型轟炸機”，這也證實了米格飛行員未能接近U-2進行觀察的事實。
這對美國總統來說並不是好消息，他曾被告知蘇聯雷達無法偵測到一架飛行在21300米高度的小型飛機，艾森豪威爾停止了進一步的飛越任務。
項目總部此時心情五味雜陳，他們已經知道在U-2飛越過的機場上只有很少的“野牛”和“熊”式遠程轟炸機，說明蘇聯的轟炸機數量是虛張聲勢。中情局官員赫伯•米勒指出：“五次偵察任務已經證明我們在重要課題上的許多猜測可能存在嚴重錯誤。”，理查德•比塞爾知道讓總統批為今後從歐洲進行的飛越，以及在土耳其建立第二個U-2部署基地會有多困難。
在U-2飛越過的機場上只有很少的“野牛”和“熊”式遠程轟炸機，說明蘇聯的轟炸機數量是虛張聲勢
艾森豪威爾還是改變了主意，批准了進一步的飛越任務，但前提是必須讓他確信U-2在穿透蘇聯領空時不被發現。中情局在日本部署了第三支U-2特遣隊，並開始了一項為U-2增加雷達波吸收和消除設備的項目，但最後沒有成功。在此同時，項目指揮部發現蘇聯預警網在裏海和喜馬拉雅山之間有個薄弱區域，於是中情局在1957年8-9月間，在巴基斯坦實施了另一系列極具價值的八次飛行。此後U-2很少飛越蘇聯領土，1960年5月1日加里·鮑爾斯被SA-2地對空飛彈擊落後就徹底終止了。
洛克希德公司的U-2已經證明自身能夠勝任多種多樣的高空任務，包括雷達偵察、核輻射採樣、以及專用信號情報監測，甚至在鮑爾斯被擊落後，裝備了電子對抗設備的U -2還飛越了裝備有地對空飛彈防空系統的古巴、中國大陸和越南。U-2改進和放大型在1968年之後就沒有被敵方飛彈擊落過。
U-2從來都不是先進飛機，但準確的情報對現代戰爭來說越來越重要，凱利•約翰遜的“物品”一直發揮著極為重要的作用。U-2S在90年代中期換裝了現代化的渦輪風扇發動機，後來又升級了玻璃化座艙，現在在即將退役前仍是美國空軍最重要的資產。
U-2的部分任務將由RQ-4“全球鷹”無人機接手
