它既能像运载火箭那样垂直起飞，又能像飞机那样在返回大气层后在机场着陆。航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具，是航天史上的一个重要里程碑。航天飞机与宇宙飞船本质上最大的区别是返回方式的不同。航天飞机采用升力式再入大气层，宇宙飞船则采用弹道式或弹道-升力混合式再入大气层。

航天飞机的优点是可以重复使用、载人或载物比较多。除了在天地间运载人员和货物外，还能够在太空进行科学实验和空间研究工作，携带天文观测仪器就成为一个绕地球运行的天文观测台。航天飞机还可以把人造卫星从地面带到太空中去释放，甚至可以把欧洲空间局研制的空间实验室装进舱内，进行各项科研工作。航天飞机先后在太空中释放了50多颗卫星，装载2座空间站运送到太空轨道，发射了3个宇宙探测器。

1989年，亚特兰蒂斯号航天飞机先后将麦哲伦号金星探测器和“伽利略”号木星探测器分别送入太空。麦哲伦号探测器使用合成孔径雷达获取了100米分辨率的金星地图，大大丰富了人们对金星地理的认识。“伽利略”号木星探测器使用金星引力加速抵达木星，它获取了大量木星的珍贵信息，如木星表面云层的清晰照片，确认木卫一频繁的火山活动、确认木卫二欧罗巴存在稀薄的大气层同时冰层下存在液态的海洋、确认木卫三存在自身维系的磁场等，并测量了木星磁场的结构和特征。

1990年，发现号航天飞机（见图）先后将哈勃空间望远镜和尤利西斯号太阳探测器分别送入太空。哈勃空间望远镜是以美国天文学家E.哈勃为名，位于地球的大气层之上的光学望远镜，其主要任务是了解太阳系、银河系和其他星系的演变过程，解开宇宙起源之谜。尤利西斯号太阳极轨探测器由发现号送入太空后，通过木星引力变轨进入太阳极地轨道进行观测，加深对太阳风、太阳极区以及行星际磁场等方面的了解。尤利西斯号探测器是人类首次从三维立体角度对太阳的南北极进行探测的探测器。

美国发现号航天飞机