“哥伦比亚”号航天飞机发射瞬间1981年4月12日进行了首次测试飞行，在轨道上运行54小时、环绕地球36圈后安全着陆。2003年2月1日，在执行了第28次飞行任务返回再入稠密大气层后，与地面控制中心失去联系，轨道器在空中解体坠毁，机上7名（5男2女）航天员全部遇难。这次事故是因为左侧机翼前缘的防热层受到损伤出现孔洞，高温气体进入，机构失灵，导致解体。

“哥伦比亚”号航天飞机由1个轨道器、1个外储箱和2个固体火箭助推器组成。轨道器形似飞机，是航天飞机的航天器部分，也是人与货的运输器和返回器。其外表面敷设有可重复使用的防热隔热瓦片，可以防护再入时遇到的气动热。轨道器前部是驾驶舱和生活舱，可乘坐3～7人，能在轨道上持续工作7～30天；中段有一个长18.3米、宽4.6米的货舱，装有遥控机械臂，用于装载有效载荷；后段是装有3台主发动机的舱。驾驶舱内还装有制导、导航和控制系统，数据处理和软件系统，无线电通信、跟踪和测量系统，监测和显示系统，电源配电系统以及机械液压系统等。轨道器净质量约68吨，允许最大着陆质量84.3吨，最大有效载荷29.5吨。主火箭发动机为高压补燃液氧液氢发动机，每台的真空推力为2090千牛。外储箱是航天飞机最大的部件，是不可回收重复使用的部件，储存供主发动机用的液氢和液氧推进剂。外储箱连接轨道器和固体火箭助推器，从结构、气动和载荷上构成航天飞机和谐的整体。外储箱由液氧箱、液氢箱和箱间段组成，总长47.1米，直径8.38米，净质量33.5吨，加注推进剂后质量约740吨。固体火箭助推器为航天飞机垂直起飞和飞出大气层提供约78%的推力。2个火箭助推器的初始总推力达24000千牛，总工作时间117秒。每个固体火箭助推器长45.5米，直径3.7米，质量约566吨，在前锥段里装有降落伞系统，用于海上回收。

“哥伦比亚”号航天飞机服役期间共进行了28次太空飞行，运送宇航员120人次，执行了地球科学观测、微重力科学实验、生命科学实验、卫星部署、卫星回收、太空实验室部署、哈勃空间望远镜维修服务等多种类型的任务。“哥伦比亚”号航天飞机的失事增加了人们对美国航天飞机安全性的担忧，促使美国航天飞机提早退役。