航天飞机是世界上第一种可以再重复使用的太空船，也是历史上第一种可携带大型卫星进入轨道和离开轨道的太空船。航天飞机的发射像火箭，在地球轨道上运行像太空船，而着陆又像飞机。如今美国仅剩的三架航天飞机“发现”号、“亚特兰蒂斯”号和“奋进”号，每一架按设计都需要执行至少100次太空飞行任务。到目前为止，它们加起来执行的任务总和还不到四分之一。
“哥伦比亚”号航天飞机于1979年交付美国宇航局在佛罗里达州的肯尼迪航天中心，它也是该中心接管的首架航天飞机。2003年2月1日，“哥伦比亚”号航天飞机在返回地球时失事，机上执行STS-107任务的7名宇航员全部遇难。“挑战者”号航天飞机于1982年7月交付肯尼迪航天中心。1986年1月，在发射升空后不久发生爆炸。“发现”号航天飞机于1983年11月交付肯尼迪航天中心，“亚特兰蒂斯”号航天飞机于1985年交付肯尼迪航天中心。“奋进”号是在“挑战者”号发生事故后建造的，用来代替“挑战者”号，于1991年5月交付肯尼迪航天中心。早期的“企业”号航天飞机从来没有进入过太空，只是在上世纪70年代后期在德赖登飞行研究中心进行用作进场和着陆试验以及数次发射架研究。
航天飞机由三个主要部分组成：乘载机组成员的轨道器、为主发动机提供燃油的大型外燃料箱和在起飞的最初两分钟里为航天飞机提供大部分升力的两个固体燃料火箭助推器。除了外燃料箱外，另外两个组成部分都可以重复利用，每一次发射后，外燃料箱都会在大气层中烧毁。
航天飞机单次任务在太空呆得时间最长的是1996年11月的STS-80飞行任务，在太空连续飞行了17.5天。通常情况下，每次任务按计划可在太空飞行5天至16天。在最初的几次任务中航天飞机的机组成员数量最少，只有两名，最多的机组可达8人。一般情况下，每个机组有5至7人。航天飞机的设计可以让其在185公里至643公里(115至400英里)高的轨道上运行。
航天飞机保持着目前正在使用的所有火箭中最可靠的发射纪录，自1981年以来，美国宇航局利用宇航飞机将136万公斤(300万磅)货物、600多名宇航员送入太空。尽管航天飞机已经使用了近20年，也一直在不断地发展改进，今天的航天飞机与第一架航天飞机已经有很大的不同了。美国宇航局对最初的设计进行了大大小小的数千次改进，使得今天的航天飞机比以前的任何一架航天飞机都更加安全、可靠和有效。单是自1992年以来，美国宇航局对发动机和主要系统进行了改进，便使得航天飞机的飞行安全系数提高了三倍，而飞行中可能遇到的问题则减少了70%，同时，航天飞机的花费每年节省12.5亿美元，花费减少了40%以上。由于重量减轻和其它的改进，航天飞机可以携带的货物重量增加了7.3公吨(8吨)。(杨孝文)
