航天飞机，英文Space Shuttle。Shuttle在英语中有“定期往返客车”、“定期往返列车”、“定期往返轮渡”、“定期往返航班”等意思。航天飞机之所以有这样的名字，正是因为它有着能够多次往返于天地之间的本领。
航天飞机既能像运载火箭一样把人造卫星等航天器送入太空，也能像载人飞船那样在轨道上运行，而且还能像飞机一样在大气层中滑翔着陆。它在轨道上运行时，可在机械和宇航员的配合下完成多种任务，如在轨道上发射和布放卫星，维修和回收卫星，攻击和捕获敌方卫星，执行空间营救和支援以及运送大型空间建筑的构件等等。航天飞机为人类自由出入太空提供了很好的工具，它的研发大大降低了航天活动的费用，是航天史上的一个重要里程碑。
1981年以前，美国的载人航天是通过“水星”、“双子星座”、“阿波罗”和“天空实验室”计划进行的。而用火箭发射载人航天器一次，就要消耗一枚巨大的火箭，同时一些卫星发射后也无法回收。为了解决这个问题，美国在“阿波罗”登月计划后，就着手研制一种经济的、可以重复使用的航天器——航天飞机。这项计划自1972年开始投巨资进行研究，历时9年，花费约100亿美元。1981年4月12日，第一架航天飞机“哥伦比亚”号首次发射飞上太空，并于两天后安全返回。
1983年8月30日，“挑战者”号航天飞机首次实现黑夜发射，6天后又在黑夜降落，宇航员队伍中的布拉福德还成为了第一位“登天”的黑人。1984年2月3日，“挑战者”号再次发射，在7天的飞行任务中宇航员首次进行了不系带的太空行走，此后宇航员“太空漫步”成为航天飞机任务中经常出现的画面。1984年10月5日，“挑战者”号第三次发射，首次搭载了7名宇航员升空，其中女宇航员凯瑟琳·苏利文成为第一位太空行走的女性，从此航天飞机经常运送7名宇航员往返，又使航天技术取得了长足的进步。但是在1986年1月28日，“挑战者”号在升空73秒后爆炸，7名宇航员全部罹难，此后美宇航局暂停了航天飞机发射任务。
在中止了32个月后，1988年9月28日，“发现”号航天飞机升空，5名宇航员向太空中释放了一颗卫星，并完成了几项科学实验，这标志着航天飞机项目再次走上正轨。1990年4月24日，“发现”号航天飞机将“哈勃”太空望远镜送上轨道，人类有了观察遥远宇宙的“火眼金睛”。1992年9月12日，“奋进”号升空，这架航天飞机成为宇航员马克·李和简·戴维斯的“婚礼特快”，这两位宇航员是第一对在太空缔结良缘的夫妇。“亚特兰蒂斯”号在1995年6月27日发射，它实现了航天飞机和俄罗斯的“和平”号轨道空间站的首次对接。
航天飞机停留外太空最长时间的纪录是1996年11月19日发射的“哥伦比亚”号，它共飞行423小时53分钟。1998年10月29日，“发现”号搭载着77岁的参议员约翰·格伦起飞。格伦是曾搭乘“水星”飞船升空的美国首名宇航员，这次他又成为最高龄的“太空人”。1999年7月23日，“哥伦比亚”号发射，这次指挥它的是艾琳·柯林斯，标志着女性首次成为航天飞机的机长，不幸的是，“哥伦比亚”号在2003年2月1日返回地面过程中于空中解体，7名宇航员全部罹难。
2005年7月26日，“发现”号从肯尼迪航天中心正常发射升空。这是美国自2003年2月“哥伦比亚”号航天飞机失事以来的首次发射。2006年，“发现”号航天飞机在佛罗里达州肯尼迪航天中心再次成功着陆。此次“发现”号顺利完成国际空间站维修和建设任务，并为国际空间站送去一名宇航员。
目前美国国会已经批准在2010年让所有航天飞机退役。而美国宇航局设想的下一代“载人探索航天器”将安装在运载火箭顶端。航天飞机将逐渐告别世界载人航天的舞台。