太空梭是一種可重複使用的由運載火箭發射的飛行器，用於進入地球軌道，在地球與軌道航天器之間運送人員和物資，並滑翔降落回地面。第一架太空梭於1981年4月12日發射升空。太空梭主要由3部分組成：帶機翼的軌道器，用於運載航天員和物資；外部推進劑箱，用於攜帶供3臺主發動機使用的液氫和液氧；一對大型固體推進劑捆綁式助推火箭。

整個系統的起飛重量達2000噸，高56米。發射時，助推器和軌道器主發動機同時點火，推力達3100萬牛頓。起飛後約兩分鐘，助推火箭被拋棄並用降落傘降落，回收後再次使用。軌道器將外部推進劑箱中的推進劑消耗完時，已獲得99%的軌道高度，於是拋棄。此推進劑箱在墜入大氣層時解體。

雖然太空梭像常規載人航天器一樣垂直髮射，但不同的是，它能像普通噴氣式飛機一樣滑翔降落在跑道上。軌道器在設計上可重複使用00次，降低了航天飛行的成本。太空梭可將衛星和探測器裝入它的貨倉帶到太空去施放，也可由航天員在太空中回收或修理軌道上出了問題的衛星。

航天心機還可用作太空實驗室，攜帶專門的研究裝置進行各種科學實驗。太空梭完成任務返回地面遠比升空時的難度與危險性要大。當軌道飛行器返回地球重入大氣層時，它必須十分精確地調整好自己的狀態和角度。由於機身與空氣的劇烈摩擦，其外部可產生1500攝氏度的高溫，如果沒有防護裝置，飛機將會熔化。

所以，在太空梭的外表覆蓋了一層大小形狀不同的黑色光亮的矽酸鹽纖維瓷片，這些瓷片的隔熱效能非常好，可以保證熱量不被傳導到飛行器上。太空梭是迄今為止人類所製造的最複雜、最尖端的運載工具。