Nach dem Start einer Reihe von unterschiedlichen Modellen der Scout Rakete ab 1960 beschloß die NASA, vor der Aufnahme der Serienproduktion eines Standardmodells noch eine Serie von Flügen zur Erhöhung der Zuverlässigkeit zu unternehmen. Vierzehn Starts erfolgten in dieser Phase und das Vertrauen in die Rakete wuchs soweit, daß am 15.12.1964 sogar ein italienisches Team den Start einer Scout X-​4  übernehmen durfte. Im Rahmen von Phase II wurde auch der Wechsel vom bisherigen Algol I zum leistungsfähigeren Algol II Erststufenantrieb vollzogen. Als erstes Modell erhielt die Scout X-​3  das Aerojet 30KS Triebwerk, das sich vor allem durch eine auf 80 s praktisch verdoppelte Brenndauer auszeichnete. Wie bei allen Scout Raketen erhielt dieses Feststofftriebwerk vier gekreuzte Stabilisierungsflächen und Strahlruder zur Steuerung. Hersteller des verbesserten Antriebs war die Aerojet General Corporation in Sacramento, Kalifornien. Als Zweitstufe wurde wieder die Castor I eingesetzt, die von der Redstone Division der Thiokol Chemical Corporation in Huntsville, Alabama gefertigt wurde. Für die Drittstufe der Scout hatte das von der Hercules Powder Company in Cumberland, Maryland betriebene Allegany Ballistics Laboratory mit dem X-​259  einen neuen Antrieb entwickelt. Dabei konnte man auf die Erfahrungen mit dem X-​248  Altair, einer weiterentwickelten Endstufe der Vanguard Rakete, und dem weiter verbesserten X-​254  (Antares IA) der ersten Scout Varianten, zurückgreifen. Das X-​259  (Antares IIA/B) wurde bereits mit der Scout X-​2  erfolgreich eingeführt. Im Gegensatz zu den ersten beiden Stufen war die Zelle der Drittstufe aus GFK gefertigt. Zweit– und Drittstufe waren mit einem Lageregelungssystem basierend auf Wasserstoffperoxid-​Düsen ausgerüstet. Die Viertstufe verfügte lediglich über eine Spinstabilisierung. Sie verwendete das ABL X-​258  Altair IIA, das dank eines neuen Treibstoffs bei geringerer Brenndauer ansonsten deutlich verbesserte Kennwerte aufwies. Ein Honeywell Steuerungs– und Kontrollsystem wertete die Referenzdaten aus, die von Miniaturkreiseln im Inertiallenksystem der Rakete geliefert wurden und übernahm die Kurskorrekturen. Die Stufentrennung zwischen Erst– und Zweitstufe erfolgte „heiß“, d.h. durch die Kräfte, die die Zweitstufe bei der Zündung auf die Erststufe einwirken ließ. Die Oberstufen verwendeten eine „kalte“ Stufentrennung mit Sprengbolzen, die die Halteklauen zwischen den Stufen lösten.
Die Scout X-​4  (und ihre Untervarianten) formte den Übergang zu den ersten Serienmodellen der Scout Familie. Mit nur einem Fehlstart bei 13 Einsätzen erwies sie sich zudem als vergleichsweise zuverlässig.