二战后，美苏关系急剧冷却。当时苏联军事力量迅速发展，同时保密制度极为严格。美国情报机关把收集苏联情报作为首要任务。美空军认为，以喷气发动机为动力的高空光学摄影侦察机非常适合于用于侦察苏联目标。高空侦察机航程远、巡航高度大、载重较多，能够携带大量侦察设备深入苏联广阔的领空进行侦察。 巡航高度大能令机上光学照相机覆盖更大的地表面积，更重要的是能躲开敌人导弹、战斗机的拦截。

为此洛克希德公司著名的专责机密项目的鼬鼠工厂开始了高空侦察机的研制。 1954年4月，洛克希德公司向美国国防部提交第9732号报告，报告中提出以XF-104原型机的机身和尾翼，加上翼展为21。 54米、展弦比为10的机翼，作为新型高空侦察机的主要机体设计。飞行高度22250米，足以躲开当时苏联各种高射炮、导弹和战斗机的拦截。任务半径为3200千米，有效载荷为270千克。

发动机采用通用电气公司制造的J57（推力为4200千克）。 正在此时，美国国防部成立了一个秘密咨询委员会。 该委员会集中了全美国著名的科学家和工程师，其中麻省理工学院院长为委员会主席。该委员会主要的目标是研讨最新国防技术。秘密咨询委员会于1954年11月19日约见洛克希德公司代表，听取关于9732号报告的具体一间。不久，中央情报局局长威廉·杜勒斯（国务卿杜勒斯的弟弟）批准了这一报告，艾森豪威尔总统也表示支持研制新型高空侦察机。

中央情报局为这一计划取名为“Project Aquatone”。 1954年12月9日，中央情报局与洛克希德公司正式签定了20架新型侦察机的合同，并正式命名为U-2。最后订单增加为50架（不包括后来的U-2R），研制经费从秘密预备资金中拨出，共计5400万美元。 U-2的1号机于55年7月15日完成，由C-124飞机秘密运到“牧场”试飞基地，并于55年7月29日首飞，8月4日正式试飞。

65年4月中央情局秘密招收的数名飞行员与2架U-2飞机被派遣到英国的莱肯希斯基地继续试飞。在这里，美中央情报局与英国国外情报部M16开始了U-2侦察飞行的合作。 U-2在英国基地被编成为WRS(P)-1部队，即“第一临时气象观测部队”。队长是位空军校级军官，不少队员是中央情报局的要员和文职人员。他们内部戏称自己是第一特遣舰队。由于当时U-2还未公开，传媒对驻扎英国的这一部队做了许多猜测，立即引起世界各国的关注。

56年5月7日美国为掩人耳目，对外宣布U-2是收集科研数据的高空研究机。 U-2设计上采用了全金属悬臂中单翼，使用洛克希德专门翼型。细长的机翼在降落时会低垂而碰撞地面，为此翼尖装有滑橇。4块后缘襟翼占展长70%。翼下短舱与机身间两块，短舱与副翼间两块。 副翼与最外侧襟翼间为油箱通气管整流罩。副翼上有调整片，手动操纵主操纵面，有配重。

机翼前缘有手动可收放气流分离带，便于对准跑道。横滚/升降扰流片由液压操纵。机身为细长的圆截面全金属半硬壳薄规格蒙皮结构，长径比为10:1。后机身两侧有液压操纵阻力板。 悬臂全金属结构尾翼为正常布局，平尾可由液压操纵绕前缘改变安装角。由于机身细长，采用了独特的双主轮自行车式起落架，主轮与尾轮均向前收入机身。每侧外翼加一对轮，以便扶持起落架。

但这对轮在起飞后就会投掉。平尾下有阻力伞舱，可装着陆阻拦尾钩。机上液压系统压力为207*105帕（211千克/厘米2）。 主发动机驱动一台交直流发电机供电，应急时可用液压驱动的交流发电机。机上有液氧系统。可拆卸的机头和驾驶舱后的“Q”号、“E”号舱内及机翼下的设备舱内，装有通信、导航、仪表着陆等系统。机翼下设备舱容积2。

55立方米，重544千克。 56年6月19日U-2第一次进行了真格的侦察飞行。 但是因为当天苏联西部地区天气恶劣，因此U-2没有侵入苏联领空，只对东德、波兰进行了空中侦察，第一次行动基本成功。U-2第一次侵入苏联领空是在当年7月4日美国独立日这天，U-2经过柏林、波兰北部，然后从左掠过塔尼、列宁格勒、波罗的海上空，最后回到西德空军基地的飞行，历时超过8小时。

7月5日，U-2的行动进一步升级，对苏联的基辅、明斯克、莫斯科等地进行间谍侦察，也获得成功。 7月10日，苏联驻美大使就美空军侵入苏联领空向美国政府提出严重抗议，对此，美国狡辩说“无论什么样的军用飞机都不能作那样的飞行”。但自此美国方面对这种间谍飞行变得谨慎了，规定每次飞行必须经总统批准。 如60年5月1日对苏联的入侵和62年10月27日对古巴的入侵，均由总统特批。

U-2间谍生涯的头4年里，苏联的导弹、战斗机没有对它构成过任何威胁。但是虽然打不着，苏联雷达却能准确的捕捉到U-2。为此洛克希德公司开始为U-2加装电子对抗设备。 U-2主要一来高精度的航空侦察照相机进行侦察。它使用的B型照相机，透镜是由著名的莱卡公司研磨（制造哈勃太空望远镜的公司）制造，解像能力1毫米左右，当时属于超高性能透镜。

B型照相机放在狭小的相机舱内，非常轻便，包括胶片仅重230千克。照相机的大小为45。 7*45。7厘米，同时以2个胶片以立体摄影方式工作。侦察摄影胶片以柯达公司开发的超薄聚脂树酯（强化聚脂薄膜的一种）为基础，解像...