После проведения первой серии испытаний самолетов Х-1 фирма Bell совместно с Национальным координационным комитетом по авиации NАСА и ВВС США приступила в 1949 году к проектированию самолета для исследования аэродинамических и термодинамических явлений при полетах с М=3. Первый опытный образец Х-2 был построен в 1952 году и после выполнения нескольких планирующих полетов в 1953 году был осуществлен его облет с работающим двигателем. Однако 12 мая 1953 года во время заправки топливных баков опытного самолета в воздухе, когда Х-2 находился еще в бомбоотсеке В-50, произошел взрыв. Эта катастрофа прервала исследования до конца 1955 года.

Облет второго экземпляра самолета состоялся в ноябре 1955 года. Позже, 25 июля 1956 года, была достигнута рекордная скорость в горизонтальном полете 3360км/ч, а в начале сентября 1956 года - высота 38430м. Второй опытный образец постигла участь первого: 27 сентября 1956 года произошла катастрофа, причины которой так и не удалось установить.

Самолет Х-2 представляет собой моноплан классической схемы с низкорасположенным стреловидным крылом, имеющим острую переднюю кромку. Крыло оснащено носовыми щитками и элеронами. Стабилизатор - стреловидный, управляемый, а киль - прямой, с рулем направления. Убирающееся лыжное шасси с носовым колесом предназначалось только для посадки. Самолет имел отделяемую кабину для спасения пилота.

В самолете использован восьмикамерный ракетный двигатель XLR-25-CW-1 фирмы Curtiss-Wright.