北美NA-278模型
北美通过对机身和进气口进行优化设计，在超音速飞行中把高压区域保持在机身下方和激波之后。NA-278的六台发动机被并排放置在一个箱形结构中，该结构包含了大部分后机身。该机机腹的双斜切四波系进气口组成了一个楔形前缘，在超音速飞行中产生的激波沿着三角翼前缘分布，使激波滞后的高压区域大部分作用于机翼下表面，由于机翼上表面却没有相应的压力与之平衡，所以这部分压力就行转化为升力，最多能占总升力的30%。XB-70的三角翼翼尖在高马赫属下可向下折叠，有助于保持飞机下方的压力场，增加升力。
进气口设计是XB-70乘波飞行的关键
XB-70复杂的进气道-发动机结构
设计师花了大量时间来设计进气口内部的斜板和放气门，以便在整个预定速度范围内都能把进气减速到亚音速，为发动机提供稳定的气流。当设计使在后机身箱型结构和三角翼前端增加了修长的前机身和高置鸭翼后，就形成了XB-70独特的“愤怒眼镜蛇”外观。
三马赫速度下XB-70进气口内的复杂波系
XB-70的三面图与总体结构
在1958年定义WS-110A时，美国空军希望该机的极速是3马赫，实用升限接近24400米，能装载907千克的核武器飞行11000公里。在当时这是一个令人难以置信的苛刻要求。
美国空军建议该机在自卫方面可以安装向后发射的飞碟状爆炸红外诱饵导弹，或安装一门后射加特林机炮来发射装满腐蚀性化学物质的弹药，或装备传统的空空导弹和庞大的电子战设备，但最终WS-110A还是决定以高空高速来作为主要防御手段。WS-110A项目在1958年2月获得了XB-70的编号，在命名活动中，弗朗西斯·塞勒技术军士提出的“女武神”（Valkyrie，北欧神话中出现的在战场上挑选英灵进入英灵殿的女神）获胜。美国空军当时计划这种轰炸机在1964年服役。
XB-70想象图
北美工程师在极短时间里就完成了XB-70的最终设计，与今日战斗机动不动就十年二十年的设计周期形成的鲜明对比。北美工程师设计出独特的可动机鼻斜坡而不是超音速客机惯用的可下倾机鼻，机鼻斜坡在超音速时升起以降低风挡倾斜角度，减小阻力。此外，该机的双全动垂尾，可下反外翼段，以及机翼后缘取代传统襟翼和副翼的五片“升降副翼”都是开创性设计。
可动机鼻斜坡
XB-70的气动设计特点
XB-70在2.13米高的进气道之间设置了一个长4.26米的武器舱。在研究了普惠J58涡喷发动机（该发动机后来被用于洛克希德SR-71“黑鸟”三马赫战略侦察机）后，北美工程师还是决定为XB-70安装六台通用电气YJ93-GE-3涡喷发动机，单台最大推力13.3吨。XB-70在后机身内并列安装6台YJ93，F-108战斗机也选用了该发动机。
