航天飞机（Space Shuttle）是一种可重复使用的、往返于太空和地面的航天器。作为人类自由进出太空的工具，航天飞机既可以像飞船一样在太空轨道运行，又可以像滑翔机一样在大气层中滑翔着陆。只有美国和苏联曾经成功制造过航天飞机并实际发射回收。
准备发射的航天飞机
人们常常把轨道器称作航天飞机，实际上它是由轨道器、外贮箱和火箭助推器组成的航天器系统。
轨道器是整个系统的核心部分，主要由前、中、尾三段机身组成，外形像一架大型三角翼飞机。载人飞行、在轨运作等关键任务都是由轨道器独自完成，它经历的飞行过程和耐受环境极为恶劣。大气层中高超音速、超音速、亚音速飞行和水平滑翔着陆气动外形自不必说，再入大气层时高温摩擦时的隔热也是必须解决的难题，因此轨道器是整个航天飞机系统中设计最难、结构最复杂的部分。
经过街区的轨道器
前段由头锥和乘员舱组成，头锥位于最前端，具有良好的气动外形和隔热系统；乘员舱包括驾驶台、生活舱和仪器设备舱，空间宽敞，航天员可以穿普通服装在内生活和工作，一般可以容纳4~7人，紧急情况下可以容纳10人。
中段为大型货舱，用于装载卫星、空间实验室或者别的深空探测器。舱内设有自动操作的遥控机械手和电视装置，细长的机械手在地面承受自身重量都困难，但是在太空却可以迅速而且灵活的装卸10多吨的载荷，用于在轨释放或者回收别的航天装置。
后段是较为复杂的发动机舱和控制系统，主要装有3台主发动机、2台轨道机动发动机和反作用控制系统。主发动机只在升空时工作，为轨道器发射全程提供升力；轨道机动发动机提供后续的入轨、变轨、对接及脱轨时的推力；反作用系统和机翼用来保持机体飞行稳定和姿态变换。
轨道器伸出机械手
外贮箱（橙色）就是个大液体燃料罐子，由前部的液氧箱、后部的液氢箱和连接两部分的箱间段组成。它的作用就是为航天飞机的3台主发动机提供燃料。航天飞机发射8.5分钟后，外贮箱燃料用尽与轨道器分离，此时已经是100多公里的高空，速度接近8公里/时。随后外贮箱在大气层中烧毁，是整个航天飞机系统中唯一不能重复使用的部分。
火箭助推器（白色）平行安装在外贮箱两侧，在航天飞机发射时提供额外的推力，发射两分钟后熄火并与外贮箱分离。助推器头部装有降落伞，可以降落在大洋里并回收使用。
美国第一架正式服役的航天飞机“哥伦比亚”号于1981年升空，后来又相继制造了“挑战者”号、“发现”号、“亚特兰蒂斯”号和“奋进”号航天飞机。由于探索目标的变化和运载技术的进步，服务于近地轨道的航天飞机已经逐步退出现役。2011年，“亚特兰蒂斯”号执行任务后安全返回肯尼迪航天中心，标志着美国30年航天飞机时代结束。
