虽然U-2侦察机秘密设计和研制于六十年前，但直到今日仍是美国空军最重要的侦察机，其生产线先后两次重开，原定的后继机SR-71“黑鸟”也早已退役。2014年3月五角大楼提交了2015财年国防预算草案，决定全部退役U-2战略侦察机，使用高空无人机取而代之，这标志着一个时代的结束。
现役U-2安装有极端复杂的成像和信号情报传感器，在“沙漠风暴”行动中对伊拉克进行了侦察，然后又先后出没在波斯尼亚、科索沃、阿富汗上空，这种在高空飞行的耳目收集了大量高价值情报。U-2在高空侦察的神秘世界里一直都是常青树，在现役的30多架U-2中有两架机龄长达41年，飞行时间达到了创纪录的2.5万小时。而一般战斗机的寿命不过数千小时。
U-2计划的起源可以追溯到1954年末，宝丽来公司的创始人——埃德温·兰德博士和其他6位来自新英格兰的知名科学家组成了一个智囊团，他们的任务是向艾森豪威尔总统提出如何防止苏联突然核袭击威胁的建议。随着铁幕的完全落下，西方世界无从了解苏联军事最新的进展。
兰德智囊团选择了几个月前被美国空军否决的一个激进的空中侦察机方案，这就是加州伯班克洛克希德“臭鼬”工厂提出的CL-282侦察机。总工程师凯利·约翰逊在设计上直接沿用XF-104的机身，把长度缩短了1.52米，搭配上大展弦比、低厚度比的新机翼就构成了新侦察机的雏形。由于机翼超长而又不能增加机翼的结构重量，所以非常脆弱，在低空遭遇到阵风时就可能被折断。“臭鼬”工厂采用了一种被称为“自动阵风控制”的新技术来避免出现这种悲剧，CL-282在10000米之下空气较稠密的高度飞行时，自动阵风控制系统会让飞机保持以一定迎角姿态飞行以增加对抗阵风的稳定性，此时副翼是向上偏转的。由于机翼迎角的增大，CL-282在10000米以下飞行时还增大了载荷能力。CL-282还大量应用了其他特殊的轻量化技术，最后仅依靠一台通用电气的J73涡喷发动机就能实现22250米的飞行高度和7小时续航时间。
CL-282侦察机最大限度地沿用了F-104战斗机的设计，从超音速战斗机摇身变为亚音速高空侦察机
约翰逊的设计能满足既定性能要求，那就是自由出入敌方空域而不必担心被发现或被拦截，但美国空军的专家们对使用单发飞机来执行如此耗时的关键性任务表示质疑，此外还倾向于使用普惠的高空型J57发动机。CL-282还有一个问题就是没有起落架，仅依靠一个滑车起飞，最后进行无襟翼的机腹迫降。
美国空军最后选择了更重的飞机，这就是马丁的B-57“堪培拉”轰炸机派生型和贝尔全新双发方案。但约翰逊和他的设计已经赢得了五角大楼几位有影响力的文职高官的支持，使CL-282获得了中央情报局和兰德智囊团的注意，后者甚至还提出了一种激进的观点：为什么要让军方来控制如此重要的任务？
马丁的Model 294加长了“堪培拉”轰炸机的机翼以提高高空性能，最后成为了RB-57D侦察机。后来的RB-57F进一步加长了翼展
贝尔的Model 67编号X-16，最后没有制造出实机
兰德智囊团审视了CL-282方案，他们基本赞同约翰逊的设计，只是提出要在飞机上增加新相机和信号情报侦察系统。他们说服中央情报局来承担该项目，但需要空军要派出“强力团队”来协助。美国空军也针对CL-282提出了几项新的设计目标，尽管J57发动机的尺寸太大，装不进F-104的衍生机身里，但约翰逊还是被说服对设计进行修改来换装发动机，他还承诺将增加起落架等。
1954年11月24日艾森豪威尔总统批准了项目，中情局立即责成耶鲁大学和麻省理工学院毕业的神童理查德?比塞尔开始研制新侦察机的“感光板”项目。几天之后，“臭鼬”工厂的25位工程师在严格保密情况下开始了详细设计，一个月后洛克希德公司获得了制造20架飞机价值2200万美元的合同。此时的CL-282和最初设计相比已经大变样了，机翼进一步放大以支持较重的机身，机腹下增加了串列可收放自行车式起落架，机翼下增加了在起飞后可以抛掉的支撑起落架。更大的机翼带了了更多的燃油，使续航时间增加到10小时，航程超过7400公里。
9个月后第一架CL-282原型机就进行了首飞，即使以今天的标准来看这也是一项不可思议的成就。又过了9个月后，前四架飞机已经做好了部署准备。“感光板”项目是边研制边生产的，存在很大的研制风险，这有可能让项目变得非常糟糕。多亏了兰德智囊团的远见、约翰逊的设计专长、中情局流畅的项目管理以及全体上下的实干精神，“感光板”项目进展得非常顺利。尽管美国空军一些高级官员，如柯蒂斯?李梅将军还是对新侦察机心存疑虑，但空军在项目中仍发挥了卓越贡献。中情局在五角大楼的联络官是一位能力出众的名叫奥兹?里特兰德的空军上校，他在短短几个月内就被提拔为比塞尔的副手，负责飞机的部署和作战支援。
1955年2月初，“臭鼬”工厂已经完成了风洞试验和主要图纸的出图，一种过渡型J57高空发动机也已经开始室内试车，新相机、新胶卷、新燃油、新导航和通信系统都展开了设计。中情局在一份简短的备忘录中指出：“本项目汇集了全国最先进的科学和工业技术，这种情形在之前的和平时期从未出现过。”
首批U-2是在洛克希德加州伯班克工厂制造的，图中工人们正在铆接机翼
“感光板”是十年前的“曼哈顿”项目（研制原子弹）之后最为保密的项目，分包商都要把部件交给前台公司，以便使洛克希德能以主导身份做好保密工作。为了保密，“臭鼬”工厂在内华达沙漠的偏远地区找到一处可用于试飞的干湖床，五月初在此开始快速施工建设机场，从此此地被称为“牧场”。
七月初静力试验机体完工，十五天后试飞原型机也基本完成。约翰逊在他的日机中写道：“经过了长时间的工作后每个人都累得半死。”。十天后第一架原型机‘物品’001被从伯班克空运到“牧场”，此时该机还没有正式编号，只是被称为“物品”。
美国空军的道格拉斯C-124运输机把U-2运到“牧场”进行试飞
1955年8月4日托尼?勒维耶驾驶“物品”001成功进行了首飞，只是在着陆时出现了一点问题，为此设计师在主起落架上增加了一个防蹿阀。人们还发现发动机高压压缩机泄漏的滑油进入了座舱空调系统，使座舱盖沉积了一层油膜，为此临时在滑油过滤器周围塞上卫生纸来解决问题。随着“物品”001越飞越高，重力式燃油系统也被证明不敷使用，必须改为压力式系统，但这会增加额外的重量，因为每多一磅重量（0.45公斤）就要付出最大升限降低10英尺（3米）的代价。
1955年8月4日托尼?勒维耶驾驶“物品”001成功进行了首飞，距离合同签订仅9个月
“物品”001出现的最严重问题是J57发动机在13700米高度以上会因为空气稀薄而熄火，约翰逊不认为这是进气口设计的问题，因为现有设计能够产生近乎完美的空气冲压分布。于是洛克希德和普惠的工程师在一段时间里气氛紧张，最后人们确定这是由于发动机燃油控制缺陷导致的，并且燃油排放阀工作也不正常。
制造一种能持续安全运行八-九个小时的发动机是很困难的，普惠工程师一直致力于J57的增推减重，最后采用锻造叶片的J57减重型取代了过渡型发动机。
J57发动机
四名洛克希德试飞员驾驶头四架“物品”拓展未知的高空飞行包线，不到30名的工程师为他们提供地面支持。他们测试了压力服和氧气系统，在没有自动驾驶仪的情况下制订了巡航爬升时间表，他们验证了各种减重措施后发现设计过载仅2.5g的机体结构实际上可承受住4g的重力加速度。
他们在试飞中逐步提高高度，悄悄打破了66000英尺（20117米）的世界飞行高度纪录。
中情局想雇佣外国飞行员执行飞越苏联的任务，为此招募了八名外国人进行喷气式飞机培训，最后只有四人顺利进入“牧场”。在这里有一小队空军军官负责对他们进行训练筛选。
但是“反光板”项目需要的是那些来自美国战略空军司令部的年轻而富有经验的飞行员。正好此时战略空军司令部裁掉了4个护航战斗机联队，精英飞行员变得唾手可得，其中许多飞行员还有驾驶单发F-84进行远程部署的经历，这需要长时间的海上飞行，很贴合项目的要求。在进行了严格挑选和安全甄别程序后，这些飞行员与中情局签订了为期两年的合同，从此离开军队加入中情局，不过表面上他们是洛克希德的雇员。
中情局的许多早期U-2飞行员出身于美国战略空军司令部，他们有驾驶单发F-84进行远程部署的经历，这需要长时间的海上飞行，很贴合项目的要求
1956年1月上旬第一组六名前空军飞行员开始在“牧场”接受训练，他们隶属于A特遣队。中情局计划在欧洲和亚洲部署三个能够自持的特遣队实施飞越任务，A特遣队是第一支。每个特遣队的规模大约120人，指挥官是一名空军军官，执行官是一名中情局官员，其他全是空军军人。中情局负责特遣队的通讯、保安和管理，而飞机、传感器、生命支持系统的所有维修任务都外包给民间公司来做，中情局在华盛顿的“反光板”项目总部进行目标选择和任务规划。
此时“牧场”的主要活动还是边试飞边改进。例如“物品”没有无线电罗盘，基本导航设备只有一个可环视观察飞机下方景物的偏航观测器。但对于将要在敌方领空进行的远程飞行任务来说，偏航观测器存在严重不足，在敌方领空既没有无线电信标信号也可能出现地面景物被云层遮盖的情况，导致偏航观测器无法使用。为了解决这一问题，人们先是提出了一种高频发射/接收系统，飞机通过与设在友好国家的地面站进行三角测量来定位。不过该系统很复杂，而且存在向敌人防空系统泄露飞机位置的可能性，很快就被放弃，取而代之的是一套能通过光杠杆镜耦合偏航观测器视野的六分仪。直到二月中旬第一套六分仪才抵达“牧场”。
早期U-2的座舱，只有基本的飞行仪表，和一个大型驾驶盘
U-2的偏航观测器
传感器系统也被运至“牧场”开始试飞，这套过渡型相机系统包含三台被精心翻新的24英寸焦距相机，分别安装在下视、右视和左视台架上。而最终“物品”将要安装革命性的混合式相机，该相机融合了分幅和全景技术，通过一个36英寸镜头可从地平线一端覆盖拍摄到另一端。此外还将安装一台全新的180英寸焦距技术情报收集相机。飞机的小型化通信情报和电子情报系统也在设计中，所有这些设备都需要在高空的极端低温下连续工作几个小时。
早期U-2的机鼻玻璃纤维盖板下安装了多种传感器
这套过渡型相机系统包含三台被精心翻新的24英寸焦距相机，分别安装在下视、右视和左视台架上
美国空军被“感光板”项目的神速进展说服，取消了与贝尔的合同，也向洛克希德订购了29架飞机，“物品”从此获得了U-2的军用编号（“U”表示通用）。
2月U-2完成了基本试飞计划，四月中旬第一组飞行员通过了作战部署测试。同时，为了支持即将展开部署的A特遣队，各协作单位展开了规模庞大的后勤工作，需要准备好随机器材包，需啊哟把特种燃油运输到位，需要订购和存储好体积庞大的胶卷。发动机的延误使问题变得复杂化，改进后的J57高空型还在试飞中，无法按时交付，所以U-2在换装新发动机之前无法进行飞越任务。
5月初，A特遣队的4架U-2被装入C-124运输机运到欧洲，这些飞机名义上是美国航空航天局的气象研究机。6月20日U-2从西德威斯巴登起飞执行了首次侦察任务，对捷克斯洛伐克和波兰进行了侦察。任务进行得非常顺利，胶片和磁带被迅速运回美国进行处理和分析。这次飞行被华约的防空系统发现，但苏联并没有做出正式回应。随着此类任务的顺利实施，艾森豪威尔总统批准了U-2飞越苏联。
早期U-2都被伪装成美国航空航天局的气象研究机
艾森豪威尔希望能最大限度覆盖苏联的重要目标，尤其是轰炸机基地。但他也很担心苏联的抗议，因为就在不久前，美国失败的侦察气球项目招致了苏联的强烈谴责，于是他把对苏联的任务限制在十天内。
1956年美国独立日早晨，A特遣队的赫维?斯托克曼驾驶U-2起飞，开始了耗时八小时四十五分钟的任务。这次任务覆盖了明斯克和列宁格勒周围的高优先级苏联目标，其中大多是轰炸机基地、造船厂和军队训练场。卡迈恩?维托在第二天驾驶同一架飞机一路飞向莫斯科，成功完成另一次八小时的任务。
卡迈恩?维托是唯一一位飞越莫斯科的U-2飞行员
但这两次飞行都被苏联防空系统发现，斯托克曼和维托通过偏航观测器看见米格战机在下方努力爬升，但他们的最大高度距离U-2还有6000米，也就是说只要U-2不因发动机熄火而被迫下降高度进行重启，那么米格就构不成真正的威胁。当技术人员对信号情报磁带进行分析并与地面拦截站的数据关联后，就知道了苏联早期预警雷达已经探测到这架来历不明的飞机，并设法对其航线进行了部分跟踪。
在维托飞行后的连续三天，任务都因恶劣的天气而被迫停止。7月9日，马蒂?克努森驾机飞越了俄罗斯欧洲部分，从波罗的海一直到乌克兰。第二天格伦?达纳韦执行了A特遣队当时耗时最长的一次任务，向东一路飞到克里米亚然后折回。
7月10日，苏联照会美国驻莫斯科大使馆，发表了抗议声明，抗议称美国飞机“严重侵犯”了苏联领，并持有“侦察目的”。苏联认为那是一种“双发中型轰炸机”，这也证实了米格飞行员未能接近U-2进行观察的事实。
这对美国总统来说并不是好消息，他曾被告知苏联雷达无法侦测到一架飞行在21300米高度的小型飞机，艾森豪威尔停止了进一步的飞越任务。
项目总部此时心情五味杂陈，他们已经知道在U-2飞越过的机场上只有很少的“野牛”和“熊”式远程轰炸机，说明苏联的轰炸机数量是虚张声势。中情局官员赫伯?米勒指出：“五次侦察任务已经证明我们在重要课题上的许多猜测可能存在严重错误。”，理查德?比塞尔知道让总统批为今后从欧洲进行的飞越，以及在土耳其建立第二个U-2部署基地会有多困难。
在U-2飞越过的机场上只有很少的“野牛”和“熊”式远程轰炸机，说明苏联的轰炸机数量是虚张声势
艾森豪威尔还是改变了主意，批准了进一步的飞越任务，但前提是必须让他确信U-2在穿透苏联领空时不被发现。中情局在日本部署了第三支U-2特遣队，并开始了一项为U-2增加雷达波吸收和消除设备的项目，但最后没有成功。在此同时，项目指挥部发现苏联预警网在里海和喜马拉雅山之间有个薄弱区域，于是中情局在1957年8-9月间，在巴基斯坦实施了另一系列极具价值的八次飞行。此后U-2很少飞越苏联领土，1960年5月1日加里·鲍尔斯被SA-2地空导弹击落后就彻底终止了。
洛克希德公司的U-2已经证明自身能够胜任多种多样的高空任务，包括雷达侦察、核辐射采样、以及专用信号情报监测，甚至在鲍尔斯被击落后，装备了电子对抗设备的U-2还飞越了装备有地空导弹防空系统的古巴、中国和越南。U-2改进和放大型在1968年之后就没有被敌方导弹击落过。
U-2从来都不是先进飞机，但准确的情报对现代战争来说越来越重要，凯利?约翰逊的“物品”一直发挥着极为重要的作用。U-2S在90年代中期换装了现代化的涡轮风扇发动机，后来又升级了玻璃化座舱，现在在即将退役前仍是美国空军最重要的资产。
U-2的部分任务将由RQ-4“全球鹰”无人机接手
