U-2的超长机翼
试飞中暴露的问题一一得到解决，到1956年底该机做好了量产准备，中情局订购了首批20架U-2A生产型。包括一架原型机在内，洛克希德共制造了45架U-2A，其中半数交付美国空军。
“蛟龙夫人”的秘密
U-2“蛟龙夫人”这个绰号来自美国空军的U-2采购项目，该机实际上是一架喷气推进滑翔机，滑翔比高达25：1，比许多滑翔机还要好。U-2采用大展弦比平直中单翼和传统尾翼布局，控制表面布置也很传统，具有单块式襟翼、副翼、升降舵、方向舵和配平片。
U-2A三面图
U-2的多数控制翼面依靠人力驱动偏转，除配平片为电动和襟翼为液压驱动，后机身两侧还有一对液压驱动俯冲减速板。由于驱动这些大型控制面压花一些力气，所以U-2没有采用单手操纵杆，而是双手控制的操纵盘，直接沿用自二战时期的洛克希德P-38战斗机。
U-2的驾驶盘
U-2的座舱盖向左侧铰接打开，没有抛盖系统，最初座舱内也没有弹射座椅，不过洛克希德公司很快为机队换装了轻型弹射座椅。座舱增压仅能保证飞行员体内血液在低压下不至于沸腾，所以起飞前飞行员需要预先呼吸上一小时纯氧以清除血液中的氮气，避免高空减压病。飞行员需要身着高空代偿服，这种飞行服也被称为压力服，但内部没有增压，而是一种紧身服。如果座舱失压，代偿服上的侧管会自动充气，拉紧飞行服对人体表面施加压力，持人体内外压力平衡。这种代偿服非常不舒服，会让飞行员大汗淋漓。
U-2早期型飞行员的高空代偿服，此人就是后来被击落的鲍尔斯
飞行员配有一个求生包，内有现金和7.62毫米无声手枪等物品。中情局还暗示U-2飞行员如果被击落，可以用求生包内一枚内藏剧毒银针的银元自杀。
U-2机身限制过载仅为2.5g，无法容忍粗暴操作。该机的翼梁甚至没有贯穿机身，只用螺栓固定在两侧。“凯利”约翰逊甚至不想为U-2安装起落架，希望该机能在小车上起飞，然后做机腹擦地降落。但试飞工程师告诉他这样做将使飞机无法完成试飞，所以最后才配备了自行车式起落架，具有大型双轮前起落架和小型转向后双轮起落架。
U-2飞行员生存套件
该机在翼尖位置还安装有被称为“高跷”的小型辅助轮，飞机升空时会自动脱落。U-2的下垂翼尖采用钛合金制造，被用于在降落时保持机身平衡。U-2主起落架的位置很不理想，不仅让降落变得更加复杂，还使飞机容易在跑道上打转，所以U-2的降落过程必须非常轻柔，才能避免硬着陆损坏飞机。为此洛克希德专门开发降落操作程序，一辆带无线电的跑车会在U-2降落时沿跑道狂奔抵近观察，实时向飞行员报告高度，让其掌握触地时机。一旦飞机停下来，“高跷”就会被重新安装在翼尖下方，允许飞机在地面滑行。
从追逐车角度看U-2降落
U-2A安装一台普惠J57-P-37A涡喷发动机，推力5080千克。U-2原型机安装的是未进行高空优化的J57-P-37，经常会在到达巡航高度之前熄火。燃油在高空也会遇到麻烦，标准的JP-4和JP-5航空煤油会在高空沸腾或冻结。二战英雄吉米·杜利特（B-25轰炸东京指挥官）此时在壳牌石油公司任职，在了解到U-2需求后说服壳牌开发出一种名为JP-7的低挥发性燃料。
U-2的发动机具有长长的尾喷管
U-2A原型机在首飞中没有涂装，金属蒙皮反射的阳光导致报纸公开报道了在内华达州天空中出现神秘亮光。之后U-2被漆成亚光午夜蓝色，使其在其太空边缘飞行时不再那么显眼。
鲍尔斯U-2C残骸，蓝黑色涂装，色号FS25044
照相机系统
U-2照相机系统的研发是另一项重大挑战。U-2最初采用了传统的三相机航空摄影系统，一部相机垂直朝下，另两部拍摄两侧，以此在高空拍下地面全景照片。这种早期的A相机很快就被更先进的B相机取代，该相机是拍立得一次成像照相机发明者爱德温·兰德和一位名叫詹姆斯·贝克的天体物理学家合作的产物。
U-2 Q舱中的早期照相机系统
B相机由加州Hycon公司制造，光学玻璃由西德Schott公司提供。相机内置的两个胶卷共长1600米，宽22.9厘米。在拍摄中两个胶卷卷轴沿相反方向缠绕，以保持飞机的重心。照相机使用一面旋转镜拍摄从地平线到地平线的图像，这样照片就能配对成立体图像以供分析。B相机在U-2巡航高度的最佳分辨率为3米，比当时最好的侦察照相机高出四倍。
