航天飞机，正式名称为太空运输系统，或称STS，自1981年以来一直是美国用于载人任务的主要航天器。 五架航天飞机被建造，总成本约为22亿美元：哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号和奋进号。 另外一架航天飞机，企业号，是不适合上太空的，只为测试而建造。

截至2007年12月，已经有118次成功的航天飞机任务和两次失败。 1986年的挑战者号和2003年的哥伦比亚号的两次失败，分别是由于火箭的灾难性故障和重返大气层时的破裂。 在这两次事件中，机上的7名宇航员全部遇难。

作为第一个可重复使用的运载工具，航天飞机有着辉煌的历史。 可重复使用的运载工具的概念最初是作为降低航天成本的一种方式而提出的，尽管它在这方面失败了，而是成为美国宇航局历史上最昂贵的项目。 著名的航天飞机有效载荷包括哈勃太空望远镜、伽利略航天器（后来研究了木星的卫星）、麦哲伦航天器、钱德拉X光观测站，以及国际空间站的组成部分，这是历史上最大的国际空间相关项目。

航天飞机通过三种不同的方式提供动力：两个固体火箭助推器、一个以低温液氧和氢气为燃料的大型外部油箱以及一个轨道机动系统。 两个固体火箭助推器将航天飞机升离停机坪，并在发射两分钟后从轨道器上弹出。 助推器通过降落伞下降，以便随后回收。

该轨道器的规格如下。

• Length: 122.17 ft (37.24 m) 
• Wingspan: 78.06 ft (23.79 m) 
• Height: 58.58 ft (17.86 m) 
• Empty weight: 151,205 lb (68,585 kg) 
• Gross Liftoff Weight: 240,000 lb (109,000 kg) 
• Maximum Landing Weight: 230,000 lb (104,000 kg) 
• Maximum payload: 55,250 pounds (25,061 kg) 
• Payload bay dimensions: 15 ft × 60 ft (4.6 m × 18.3 m) 
• Operational altitude: 100 to 520 nautical miles (185 to 960 km) 
• Speed: 25,404 ft/s (7,743 m/s, 27,875 km/h, 17,321 mi/h)

航天飞机将在2010年被淘汰，由 "猎户座 "飞行器取代，该飞行器被设计用于运送人员到月球和其他地方。