美国航天飞机的发展历程始于1981年初，当时第一架航天飞机哥伦比亚号(STS Columbia OV-102)横空出世。经过十年的精心研制，它作为第一艘用于往返太空与地面的交通工具，承载着重要的测试任务。在环绕地球54小时，完成36周轨道飞行后，哥伦比亚号安全着陆。它的命名源于18世纪的美国轮船，是挑战者号之前四次飞行的主角。然而，2003年的悲惨事故让这架航天飞机的名字永远铭记。
1982年，美国宇航局又迎来了第二架航天飞机挑战者号(STS Challenger C)，正式名称为空间运输系统。挑战者号由轨道飞行器、固体燃料火箭推进器和外燃烧箱构成，它的名字因1986年的灾难性事故而广为人知，共执行了10次飞行任务。
紧接着是发现号(STS Discovery OV-103)，以18世纪探险家詹姆斯·库克的小船命名，它作为美国第三架航天飞机，首次飞行于1984年8月，共飞行21次，创下了航天飞机飞行次数的纪录。命名源于库克的探险精神，象征着探索未知的勇气。
亚特兰蒂斯号(STS Atlantis OV-104)于1985年加入航天飞机家族，以美国第一艘远洋船舶命名，主要用于科学研究。1985年10月至1996年3月，亚特兰蒂斯号共执行了16次任务，直到2011年7月8日完成了最后一次飞行。
最后是奋进号(STS Endeavour OV-105)，于1991年建造，用以替代挑战者号，其名字同样源于库克的考察船。奋进号是仍在服役的美国宇航局四架航天飞机之一，它的高大身躯和高昂造价展现了航天科技的先进性。
美国航天飞机是世界上第一种往返于地面和宇宙空间的可重复使用的航天运载器。它由轨道飞行器、外贮箱和固体助推器组成。每架轨道飞行器可重复使用一百次，每次最多可将29.5吨有效载荷送入185至1110公里近地轨道，将14.5吨有效载荷带会地面，航天飞机全长56.14米，高23.34米。轨道飞行器可载三至七人，在轨道上飞行7至30天，即可进入低倾角轨道，也可进入高倾角轨道，可进行回合、对接、停靠，执行人员和货物运送，空间试验，卫星发射、检修和回收等任务。