太空梭主發動機是太空梭的重要部件，它與固體燃料火箭助推器聯接在一起的三個主發動機在最初上升階段為軌道飛行器提供推力，使之脫離地球引力。在發射後，主發動機繼續運作8.5分鐘左右，這段期間是太空梭用動力推動飛行。在太空梭加速時，主發動機會燃燒掉50萬加侖的液態推進劑，這些推進劑由巨大的橙色外掛燃料箱提供，主發動機燃燒液氫和液氧，而液氫是世界上第二最冷的液體，溫度在零下華氏423度（攝氏零下252.8度）。當固體燃料火箭被拋開後，主發動機提供的推力將太空梭的速度在6分鐘裡從每小時4828千米提高到每小時27358千米以上並進入飛行軌道。發動機一開始排放的是氫和氧合成的水汽。主發動機在分階段燃燒週期內使用高能推進劑產生推力，推進劑的一部分在雙重預燒器裡消耗掉，產生高壓熱氣，推動渦輪泵。燃燒是在主燃燒室完成的，主發動機燃燒室裡的溫度可達到華氏6000度（攝氏3315.6度）。每個太空梭的主發動機使用的液氧/液氫比例是6比1，產生水平推力179097千克、垂直推力213188千克。發動機產生的推力可在65%至109%的範圍內調節，這樣，點火發動和初始上升階段可以有更大的推力，而在最後的上升階段減少推力，將加速度限制在3克以下。在上升階段，發動機的萬向接頭（平衡架）可提供傾斜、偏航和滾動控制。