Еще до окончания испытаний разведчика U-2, Ричард Биссел, заместитель директора ЦРУ Аллена Даллеса, организовал специальную группу для разработки технического задания на перспективный самолет разведчик. К исследованиям были подключены специалисты секретного отделения фирмы Lockheed, известного под своим неофициальным названием Skunk Works. Сотрудниками этого отделения спроектирован ряд этапных для мирового авиастроения самолетов: P-80 Shooting Star, F-94 Starfire, F-104 Starfighter, U-2, F-117 Nighthawk и SR-71.

Анализ показал, что наилучшие шансы не быть сбитым будет иметь сверхвысотный и сверхскоростной самолет. За счет использования специальных материалов и выбор оптимальной формы планера можно резко снизить эффективную отражающую поверхность разведчика. Разработку проектов предложили компании Lockheed и отделеению Convair фирмы General Dynamics в конце 1957 года. Надо отдать должное Бисселу, который хорошо понимал степень технического риска при разработке самолета с заложенными беспрецендентными летными характеристиками и малой радиолокационной заметностью. Работа над проектом была невозможной без солидного государственного финансирования. Первое время работы по разведчику велись под шифром U-3, но с апреля 1958 года было введено обозначение A-11 по названию проекта Archangel. Самолет проектировался по схеме бесхвостка с треугольным крылом, задняя кромка которого имела обратную стреловидность, силовая установка - два турбопрямоточных двигателя в гондолах под крылом. В этих двигателях использовался перепуск воздуха по трубопроводам от четвертой ступени компрессора в форсажную камеру. Сначала предлагалось использовать спасательную капсулу, однако позже остановились на обычном катапультируемом кресле и использовании скафандра.

Вскоре проект A-11 был переделан в A-12. Строго говоря, и A-11 был не первым вариантом разведчика, самолет начинался с проекта A-1. Окончательное решение о постройке прототипа и проведения летных испытаний президент Эйзенхауэр принял лично в июле 1959 года.

Проект А-12 был выполнен по модифицированной схеме "бесхвостка" с крылом, плавно сопрягающимся с фюзеляжем, позже такая схема получит название интегральной. Треугольное среднерасположенное крыло с положительным углом стреловидности по передней кромке 60° и отрицательным в 10° по задней, имело очень тонкий двояковыпуклый профиль. С внешней стороны гондол двигателей применена коническая крутка носка крыла. Характерный внешний вид самолету придают развитые боковые наплывы, занимающие до 40% длины фюзеляжа, подобные боковые выступы сделаны и на внешних бортах гондол двигателей. Наплывы выполняют роль фиксированных передних поверхностей схемы "утка". Они оказывают благоприятное влияние на несущие свойства крыла, улучшают продольную и боковую устойчивость самолета, уменьшают изгибающий момент, действующие на носовую часть фюзеляжа. На задней кромке каждой плоскости имеется по два элевона, других поверхностей управления или средств механизации не предусмотрено.

Хвостовое оперение состоит из двух цельноповоротных килей, смонтированных на гондолах ТРД и установленных под наклоном 15° к продольной оси самолета. Малозаметность достигалась за счет удлиненного бокового профиля фюзеляжа и гондол двигателей, плавного сопряжения гондол, крыла и фюзеляжа, боковых наплывов и отклоненных внутрь килей. В конструкции боковых наплывов, носков крыла, элевонов использовался радиопоглащающий сотовый заполнитель из пластика.

Необычная конфигурация самолета связана с нежеланием конструкторов раздувать фюзеляж до диаметра двигателя и стремлением расположить воздухозаборники вне зоны влияния скачков уплотнения крыла и фюзеляжа. Силовая установка представляла собой очень сложное устройство, сочетавшее двигатель, осесимметричный воздухозаборник с подвижным конусом центрального тела, эжекторы. На больших числах М основная тяга создавалась даже не ТРД, а мотогондолой, которая превращалась в прямоточный двигатель, при этом на долю собственно ТРД приходится лишь 17% создаваемой движущей силы.

Шасси обычной схемы - трехопорное, с носовой опорой. Носовая двухколесная стойка убирается в фюзеляж по полету. Основные опоры имеют по три колеса на одной оси и убираются в корневые части крыла по направлению к оси самолета. Отсеки основных опор расположены для предотвращения перегрева пневматиков в полете в зоне топливных баков, циркуляция топлива способствует охлаждению отсеков шасси.

Сложнейшей проблемой стал выбор основного конструкционного материала. Высокие скорости полета гарантировали высокий нагрев планера, ввиду чего пришлось выбирать титан и композиты. Широкое использование титана сильно усложняло работу технологам. Титан - один из самых сложных в обработке материалов и вплоть до начала 1961 года до 80% титановых поковок браковались. Для компенсации разницы теплового расширения тонкой обшивки и мощных лонжеронов, обшивку сделали гофрированной.

Первый полет самолета A-12 с двигателям Pratt Whithey J-75 проходил 25 апреля 1962 года в обстановке максимально возможной секретности. Сам полет представлял собой скорее скоростную рулежку с кратковременным отрывом машины от земли. Полноценный полет состоялся в апреле, он продолжался 35 минут. Четвертый экземпляр самолета собрали в двухместном варианте.

Первые штатные двигатели J58 появились только в январе 1963 года. В июле 1963 года была достигнута скорость М=3. В полете, выполненном в январе 1965 года, самолет летел на скорости М=3,1 в течение 1ч 40мин. Проблема длительного высокоскоростного полета была решена.

В варианте перехватчика YF-12 был изготовлен седьмой прототип. Самолет стал двухместным: в состав экипажа был введен офицер перехвата, на которого также возлагались обязанности штурмана. Из-за установки РЛС пришлось убрать переднюю часть боковых наплывов, что снизило и без того небольшой запас путевой устойчивости. Для сохранения устойчивости перехватчик пришлось оборудовать складным подфюзеляжным килем. Для уменьшения лобового сопротивления в сверхзвуковом полете носовую часть фюзеляжа перед кабиной экипажа отклонили вниз на 2°. Вооружение из четырех УР GAR-9 Falcon размещалось в четырех отсеках, расположенных в районе носовой опоры шасси. Было построено и испытано несколько перехватчиков. Но вскоре программу закрыли, для перехватчика просто не нашлось достойного противника.

В 1965 году интерес к программе А-12 начал снижаться: самолет был готов, но военные и политики не были готовы использовать его по назначению. Место А-12 занимали спутники-шпионы и его непосредственный потомок - двухместный разведчик SR-71. Но в 1967 году разведчики A-12 привлекались для полетов над Вьетнамом с целью мониторинга северовьетнамской ПВО, отслеживая изменения в дислокации ЗРК. Осенью было зафиксировано несколько пусков зенитных ракет по самолету, три из них взорвались на относительно небольшом расстоянии от А-12. Самолет получил незначительные повреждения.

Разведывательные полеты над Вьетнамом и Северной Кореей продолжались до мая 1988 года, после чего было принято решение о консервации самолетов. Всего было выпущено пятнадцать самолетов A-12, пять из них разбились.

Параллельно с созданием БПЛА D-21 (Daughter) в Skunk Works начались работы по созданию на базе A-12 его носителя M-21 (Mother). Было специально построено два двухместных самолета, от базового A-12 они отличались кабиной оператора БПЛА с фонарем, идентичным поздним вариантам SR-71A и пилоном для крепления БПЛА над хвостовой части фюзеляжа. Оператор должен был наблюдать за пуском БПЛА через перископ.

Наземные испытания первого M-21 и первого D-21 прошли в июне 1964 года. Первый полет M-21 был выполнен в апреле 1964 года, а первый полет M-21 с D-21 состоялся в декабре 1964 года. Первый пуск БПЛА прошел успешно в марте 1966 года, но 30 июля того же года в момент разделения БПЛА столкнулся с M-21 повредив правый киль, двигатель и консоль крыла носителя. Экипаж самолета катапультировался, но оператор погиб в океане.

После катастрофы программа была прекращена, полеты оставшегося M-21 больше не производились.