Die X-31 war ein Experimentalflugzeug zur Erprobung von Technologien für zukünftige Kampfflugzeuge. Es entstand als deutsch-US-amerikanische Kooperation zwischen den damaligen Unternehmen Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) und Rockwell International. Der Entwurf basierte auf den MBB-Studien für das Taktische Kampfflugzeug 90 (TKF-90) aus den 80er Jahren, aus denen später der heutige Eurofighter entstand. Die X-31 flog erstmals vor 30 Jahren, am 11. Oktober 1990.

Die beiden gebauten Exemplare der X-31 dienten als Testmaschinen für eine 3D-Schubvektorsteuerung, die Lenkbewegungen durch gezieltes Richten des Abgasstrahls eines Antriebs in alle Richtungen ermöglicht. Am Heck angebrachte bewegliche Paddel lenkten den Schubstrahl um und gaben dem Flugzeug damit eine extreme Wendigkeit. MBB und der X-31-Projektleiter Wolfgang Herbst sahen in dieser sogenannten Super-Manövrierfähigkeit eine Antwort auf die damals neuesten hitzesuchenden Luft-Luft-Raketen, die ihr Ziel aus jedem beliebigen Winkel auffassen konnten. Auch kurze Start- und Landestrecken wurden so möglich, woran die USA primär interessiert waren. Die dreidimensionalen Schubvektorsteuerung erlaubte Testflüge ohne Seitenleitwerk, bei denen die Maschine Überschallgeschwindigkeit erreichte.

Die X-31 war das erste X- oder Experimentalflugzeug, das die USA in Kooperation bauten. Die Finanzierung des Projekts war zu acht Zehntel US-amerikanisch, aber wesentliche Technologien stammten von MBB, so die Flugsteuerung samt Programmierung, die Lufteinläufe, die Schubvektordüse samt Paddel und die beiden Flügel aus Verbundwerkstoffen. Die X-31 durchlief zwei ausgedehnte Testkampagnen, eine in den 1990ern, eine zweite zwischen 2001 und 2003. Sie erwies sich allen damaligen US-Jägern im Luftkampf überlegen. 

Die gesammelten Erfahrungen flossen primär in US-Projekte ein. Heute ist das einzige westliche Kampfflugzeug mit einer Schubvektorsteuerung der US-Luftüberlegenheitsjäger Lockheed Martin F-22 „Raptor“. 

Von den beiden Exemplaren der X-31 stürzte eine 1995 ab. Die andere steht heute im Deutschen Museum.