В декабре 1943 года на совместном заседании представителей NАСА, ВВС, ВМС и промышленности США была предварительно определена программа исследований высоких скоростей полета с перспективой их использования для военных целей. Поскольку промышленность в то время была перегружена массовым производством военных самолетов, лишь фирма Bell выразила готовность приступить к проведению соответствующих исследований. В результате в 1946 году были построены три экземпляра самолета X-1 (сначала проект назвался MX-524).

На первом опытном образце было выполнено большое количество планирующих полетов, в которых были определены аэродинамические характеристики самолета. Не оснащенный двигателем опытный самолет стартовал с носителя, роль которого выполнял модифицированный бомбардировщик В-29 фирмы Boeing. Облет второго опытного экземпляра самолета, на котором были установлены двигатель и все необходимое оборудование, был осуществлен в декабре 1946 года. А 14 октября 1947 года пилотом Charles Yeager была впервые достигнута скорость, превышающая скорость звука.

До января 1949 года на самолетах было выполнено свыше 80 полетов, в том числе и при самостоятельном старте с половинным запасом топлива. Была достигнута максимальная скорость 1556км/ч и максимальная высота 21383м.

В конце 1951 года начались работы по созданию самолета Х-1А, представляющего собой усовершенствованный вариант третьего образца самолета Х-1, который предназначался для исследований при более высоких сверхзвуковых скоростях полета. Летные испытания этого самолета были начаты в апреле 1953 года. На нем в 1953 году была достигнута максимальная скорость 2655км/ч (М=2.5) на высоте свыше 21000м, а летом 1954 года максимальная высота 27450м. Летом 1955 года самолет Х-1А взорвался после его отделения от самолета-носителя.

Второй экземпляр самолета Х-1А, приспособленный для проведения исследований аэродинамического нагрева, получил обозначение Х-1В. Самолет, в частности, использовался для оценки эффективности системы трехосного струйного (реактивного) управления.

Кроме вышеназванных пяти самолетов, был построен также опытный образец модификации Х-10, который взорвался 23 августа 1951 года в воздухе в момент отделения от носителя во время своего первого полета. На этом закончилась наиболее дорогостоящая и рискованная (по тем временам) исследовательская программа. Она позволила получить множество ценных данных, касающихся главным образом поведения самолета в области околозвуковых скоростей.

Самолет Х-1 является среднепланом, построенным по классической схеме, с прямым трапециевидным крылом, оснащенным закрылками и элеронами. Оперение - классической схемы, с рулями высоты и направления, причем стабилизатор закреплен на шарнире, обеспечивающим изменение угла установки стабилизатора в полете.

В результате исследований было установлено, что наилучшей для корпуса сверхзвукового самолета является форма, близкая к оживальной форме снаряда. Из этих соображений кабина пилота была полностью вписана в геометрический контур фюзеляжа с использованием для этого неразъемного фонаря и расположенной с правой стороны дверцы кабины. Частые аварии и катастрофы вынудили конструкторов использовать типовой фонарь кабины с неподвижной передней и откидной остальной частью. Трехстоечное шасси с одинарными колесами полностью убиралось в фюзеляж.

Во всех модификациях самолета использован четырехкамерный ЖРД XLR-11-RM-6 фирмы Reaction Motors. Система управления двигателем позволяет включать в работу любое число камер одновременно. Топливо - спирт и жидкий кислород (для повышения безопасности на период проведения испытаний самолета жидкий кислород был заменен раствором перекиси водорода).