航天飛機，英文Space Shuttle。Shuttle在英語中有“定期往返客車”、“定期往返列車”、“定期往返輪渡”、“定期往返航班”等意思。航天飛機所以有這樣的名字，正是因為它有著能夠多次往返於天地之間的本領。
航天飛機既能像運載火箭一樣把人造衛星等航天器送入太空，也能像載人飛船那樣在軌道上運行，而且還能像飛機一樣在大氣層中滑翔著陸。它在軌道上運行時，可在機械和宇航員的配合下完成多種任務，如在軌道上發射和布放衛星，維修和回收衛星，攻擊和捕獲敵方衛星，執行空間營救和支援以及運送大型空間建築的構件等等。航天飛機為人類自由出入太空提供了很好的工具，它的研發大大降低了航天活動的費用，是航天史上的一個重要裏程碑。
它的結構主要由三大部分組成：①軌道飛行器，包括三副引擎火箭、駕駛員艙、乘務員艙和載貨艙。②用作提供推進的外貯箱。③火箭助推器，共有兩枚，使用固體燃料。
航天飛機起飛時可以像火箭那樣垂直發射，在運行過程中，為了減輕負擔，可以把工作完畢後的固體燃料火箭助推器和推進外貯箱拋掉。航天飛機的主要機械在返回地麵後經過整修還可以繼續使用。一般航天飛機上的宇航員是7名，飛行時間一般在2周以下，最長可達28天。
美國於1972年開始研製與實施航天飛機的計劃。第一架航天飛機“企業號”1977年開始在各種複雜的地麵上和大氣層中試驗。1981年首次用“哥倫比亞號”航天飛機在太空試驗飛行，飛行三天後成功地返回地麵。從此以後，載人的航天飛機開始進入太空。
航天飛機把人載入太空，在上麵可以進行科學實驗，比如太空育種、藥物合成、晶體提純、金屬冶煉、宇宙觀測等等，因為航天飛機上的物體處於失重狀態，這是在地球上做不到的。所以可以做很多地球上因為重力影響沒法做的實驗。
航天飛機的好處就是可以重複使用，節約經費。並且在返回地球的時候不用燃料，像鷹一樣是靠滑翔降落到地麵的。航天飛機的外形就像普通飛機一樣，但它的表麵必須有隔熱層，否則飛回地球的時候會被自身與空氣劇烈摩擦產生的熱量燒毀!
美國1972年開始開發第一架航天飛機“企業號”樣機後總共生產5架：第一架是“哥倫比亞號”；第二架是“挑戰者號”；第三架是“亞特蘭蒂斯號”；第四架是“發現號”；第五架是“奮進號”。其中“挑戰者號”於1986年1月28日發射升空後73秒鍾在空中爆炸，7名宇航員魂駐藍天。“哥倫比亞號”於2003年2月1日返回地麵時，在大氣層中爆炸墜毀，7名宇航員全部罹難。
目前航天飛機的主要任務是向國際空間站運送宇航員和各種建設用部件和補養。航天飛機的可靠性還是非常高的，自1986年1月挑戰者號發射失敗後一直到2002年4月為止已成功飛行過110次。
目前美國國會已經批準在2010年讓所有航天飛機退役。而美國宇航局設想的下一代“載人探索航天器”將安裝在運載火箭頂端。航天飛機將逐漸告別世界載人航天的舞台。
作為未來的運載火箭係統，乘員運載火箭係統(CLV)是美國推出的新一代航天運載工具。乘員運載火箭係統並不是一個航天器，而是一組航天器，其基本功能是將宇航員送上地球軌道，在不同環境下完成不同的任務，包括向月球部署登月器等。乘員運載火箭係統遵循人貨分離的原則，將分別把人員和貨物送入軌道，而不是像現在的航天飛機一樣，人與貨物一起進入太空。乘員運載火箭係統無疑將開啟人類探索太空的新時代。