航天飛機是一種載人的太空飛行器。它的最突出優點在於可以反複使用，因此是空間技術發展進程中的一個突破。它為人類探索宇宙、開發太空領域提供了經濟實用的工具，所以航天飛機的發明被稱為人類通向宇宙之路的又一塊裏程碑。
在航天飛機誕生之前，人類探索太空的工具，不論是人造衛星、登月飛船，還是隨後的太空實驗室，都是通過發射一個又一個功率巨大的運載火箭來把它們送上太空的。運載火箭是使衛星和飛船進入預定軌道運行的主要運輸工具。
研究、設計和製造這樣的運載火箭需要耗費大量的人力、物力和財力，這種代價高昂的運載火箭隻能使用一次；每發射一次衛星或飛船都要重新製造一個甚至幾個運載火箭。1969 年，美國發射的第一次把人送上月球的“土星”5號運載火箭和阿波羅登月飛船，起飛總重量為2800 多噸，但除了約5 噸重的登月指令艙外，全部器件隻使用一次就丟棄在宇宙空間。像這樣的發射，每次要花費
1750 萬美元。正因為如此，所以美國的“阿波羅計劃”到1972 年12月19 日，“阿波羅”17 號宇宙飛船運載3 名宇航員登月歸來以後，就此告一段落。
不過，有很多宇航方麵的專家不肯罷休，他們始終認為探索宇宙能為人類帶來無法估量的好處。所以，每年仍然有一人批人造衛星飛上天空。美國宇航局的科學家還利用“阿波羅計劃”中已造好而沒有來得及利用的“土星”5 號火箭，成功地發射了太空實驗室。然而，由此也帶來了麻煩：施放到太空圍繞地球運轉的人造衛星並不能保證百分之百地投入使用，有時由於裝在它“肚子”裏的儀器設備發生了意料不到的故障，導致整個衛星失效。像這種局部損壞，隻需稍加修理就能正常工作的人造衛星不是很少而是有不少。它們不能發揮作用，隻是繞著地球一圈又一圈地轉，變成了太空的“流浪漢”；如果碰巧撞上了正在正常飛行的人造衛星，還會引起一場爆炸，那時它們就是十足的“闖禍坯”了。
還有那種比人造衛星更複雜、更高級、造價更高的太空實驗室，一旦它貯存的食物、氧氣、實驗物品花盡用完以後，無法得到補充，結果也逃脫不了被丟棄的命運。它和失效的人造衛星一樣，白白占據了地球上空目前已經顯得很“擁擠”的運轉軌道的位置。
當然，也可以另外派一艘宇宙飛船到軌道上去給實驗室送貨上門；但這樣一來，問題也涉及每次要動用一枚隻能用一次、價值幾千萬美元的運載火箭，花費太大了啊！
這種被動局麵嚴重地阻礙了宇宙航行事業的蓬勃發展。因此，研究一種可以重複使用的工具，以便大大降低宇宙航行的成本，就成了人們發展宇宙航行事業的迫切需要。
對於這種未來的運載工具應該具備什麼特點呢？各方麵的專家為當時還沒有出生的“胎兒”勾勒了一副大致的“麵貌”：它必須可以重複使用、經久耐用，在完成了各項任務以後，能像普通飛機一樣飛回來在常規機場跑道上平穩降落。它必須能攜帶各種各樣的人員，包括沒有受過專門飛行訓練的普通人。它必須有較寬大的貨艙，可以容納各種各樣的物品，而隨機的科學家隻需通過短距離的通道就能夠進入貨艙，進行各項理化實驗。它能隨時改變自身的運行軌道，跟正在繞地球運轉的各種人造衛星、太空實驗室靠攏甚至對接，從而對那些失效的人造衛星進行修理和保養工作，為太空實驗室運送物資，擔負太空緊急救援任務。
它必須能施放和回收各種人造衛星，或者作為一種中間站，供飛往其他星球的宇宙飛船起落逗留。
一句話，它是一種具有運載火箭性質、來回於太空與地球之間、像飛機一樣的宇宙運輸工具，它的名稱就叫“航天飛機”。
美國是最早研究航天飛機各種可行方案的國家。從1969 年停止“阿波羅計劃”以後，就立即集中5 萬名高級技術人員，花了差不多10 年時間和將近100 億美元的研製費用，終於把一張張藍圖上的東西變成了一架真正的航天飛機。1981 年4 月12 日上午7時，在美國佛羅裏達州的卡納維拉爾角肯尼迪航天中心第39 號發射台上，升起了世界第一架航天飛機“哥倫比亞”號。從此，宇宙航行的新紀元開始了。
1981 年4 月12 日，世界上第一架航天飛機“哥倫比亞”號，在一片歡呼聲中徐徐上升，進入太空，在軌道上遨遊了54 小時後，安全返回地麵。至1991 年止，有5 架航天飛機曾在太空遨遊，其中美國有4 架，前蘇聯有1 架。航天飛機為人類自由進出太空提供了很好的工具，是航天史上的一個重要裏程碑。航天飛機是往返於地球表麵和近地軌道之間，運送有效載荷（如衛星、物品等）的飛行器，可以重複使用。