航天飛機為人類自由進出太空提供了很好的工具，是世界航天史上的一個重要里程碑，最早由美國研發。著名的航天飛機有美國的開路者號、企業號航天飛機、哥倫比亞號航天飛機、挑戰者號、發現號、亞特蘭蒂斯號和奮進號以及蘇聯的暴風雪號、小鳥號航天飛機和貝加爾湖號航天飛機。
在美國，航天飛機的方案早在1972年1月已經確定了，經過多年的研究和試製，1978年8月12日，一架經過改裝的波音747飛機馱着企業號試驗航天飛機，進行了第一次飛行試驗並獲得成功。以後又經過了四五次試驗，於是，人類第一架載人航天飛機哥倫比亞號，在1981年4月12日當地時間7時順利飛上了太空。
航天飛機發射的場面十分壯觀。運載火箭點燃後，濃煙滾滾，烈焰騰騰，灼熱的高温燒焦了周圍1600平方米內的雜草，強大的衝擊波摧毀了幾百米外的電線網，使周圍5000米內的建築物震顫不已，近旁的攝像機、廣播喇叭也被氣流捲走了，但航天飛機裏面的2名航天員卻安然無恙。只有似乎在乘高速電梯時的那種感覺。哥倫比亞最後進入了一條繞地球飛行的橢圓軌道，最近時高度為11112千米，最遠時24076千米。它在空中飛行了54小時31分，繞地球轉了36圈，於4月14日13時21分安全着陸。
美國的航天飛機可載3至7人及30多噸貨物，在軌道上工作7至30天。艙內有與地面大致相同的人造大氣環境，温度始終保持在18.5至24攝氏度之間。宇航員的生活條件是任何其他宇宙飛船無法比擬的。1995年6月27日，美國亞特蘭蒂斯號作了第100次航天飛行，現在美國製造的航天飛機共有5架。
