可重复使用的用运载火箭发射的飞行器，用于进入地球轨道，在地球与轨道航天器之间运送人员和物资，并滑翔降落于地面。第一架航天飞机由美国国家航空航天局研制，正式称为太空运输系统（STS），于１９８１年４月１２日发射升空。这种系统由３个主要部分组成：

１、带翼的轨道器，用于运载航天员和物资；

２、外部推进剂箱，用于携载供３台主发动机使用的液氢和液氧；

３、一对大型固体推进剂捆绑式助推火箭。整个系统的起飞重量达２０００吨，高５６米。发射时，助推器和轨道器主发动机同时点火，推力达３１００万牛顿。起飞后的两分钟，助推火箭被抛弃并用降落伞降落，回收供再次使用。轨道器将外部推进剂箱中的推进剂消耗完时，已获得９９％的轨道速度，于是抛弃。此推进剂箱在坠入大气层时解体。虽然航天飞机像常规载人航天器一样垂直发射，但与后者不同的是，它像普通喷气式飞机一样滑翔降落在跑道上。轨道器在设计上可重复使用１００次，降低了航天飞行高昂的成本。航天飞机可将卫星和探测器装截于货舱中，在太空中施放，也可由航天员在太空中回收或修理轨道上不能使用的卫星。航天飞机的轨道器可以用作太空实验室，携带专门的研究设备进行各种科学实验。到２０世纪８０年代中期共有４架航天飞机服役：“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号和“亚特兰蒂斯”号。１９８６年“挑战者”号升空不久爆炸。１９９１年“奋进”号航天飞机服役。