航天飞机是可以重复使用的、往返于地球表面和近地轨道之间运送人员和货物的飞行器。它在轨道上运行时，可在机载有效载荷和乘员的配合下完成多种任务。航天飞机通常设计成火箭推进式，返回地面时能像常规飞机那样下滑和着陆。航天飞机为人类自由来往太空提供了一种极佳的运载工具，是航天史上的一个重要里程碑。
航天飞机的飞行轨道通常是近地轨道，高度在1000千米以下。如果有需要在高轨道运行的有效载荷，可以由航天飞机被送上近地轨道后再从这个轨道发射进入高轨道。航天飞机的运载能力较强，往往采用多级组合的形式，可以串联或并联，也可以串、并联结合。
航天飞机进入轨道的部分叫做轨道器，它具有一般航天器所具有的各种分系统，可以完成多种功能，包括人造地球卫星、货运飞船、载人飞船甚至小型空间站的许多功能。它还可以完成一般航天器所没有的功能，如向近地轨道释放卫星、向高轨道发射卫星、从轨道上捕捉、维修和回收卫星等。
到目前为止，世界上只有美国的航天飞机真正投入使用。美国于1972年开始研制可部分重复使用的航天飞机。1981年4月，世界上第一架航天飞机“哥伦比亚号”试飞成功，1982年11月首次正式飞行，以后又相继建造了“挑战者号”、“发现号”、“亚特兰蒂斯号”和“奋进号”航天飞机。
航天飞机除了做运载工具或短期空间试验平台外，还具有重要的军事用途。它可在空间发射和部署通信、导航、侦察等军用卫星，在轨道上维修卫星和把卫星带回地面，也可以攻击或捕获敌方卫星、实施空间救生和支援、进行空间作战指挥和发射轨道武器等。