国家航空航天局组织实施的世界上第一个多次使用的大型航天器的工程。主要内容包括：研制航天飞机系统，选择并建议发射场和着陆场，确定固体火箭助推器的回收方案，建设助推器的修复设施，改造和扩建测控系统。

　　60年代末，“阿波罗”工程开支经费浩大，在美国国内引起许多非议。美国在1969年初成立了一个专门研究载人航天下一阶段发展方向的小组，由副总统领导。这个小组经过调查研究，建议发展空间运输系统，首先研制一种经济效益高的飞行器，即航天飞机作为这个系统的支柱。航天飞机的研制计划中规定制造5架轨道器，分别命名为：“开拓”号、“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号和“阿特兰蒂斯”号。整个计划分两个阶段进行。第一阶段用“开拓”号和“哥伦比亚”号进行地面试验、进场和着陆试验以及研制性飞行试验。“哥伦比亚”号航天飞机的轨道器在试验结束后加以修复，再参加商业性飞行。第二阶段是生产阶段，继续完成后3架轨道器的生产，直接投入商业性飞行。总周期预计约需7年。航天飞机计划完成后，每年可安排飞行60次。

　　1972年航天飞机进入全面工程研制阶段。由于经费紧细，液氢液氧主发动机技术难度大和防热瓦脱落而达不到技术指标，使研制进度推迟了3年多，原计划的生产数量经过压缩，5架轨道器削减为4架，研制性飞行试验由6次减到4次。航天飞机工程的另一重要项目是选择适用的发射场和着陆场。1971年4月组成航天飞机发射和回收小组从事这项工作。最后确定把肯尼迪航天中心作为航天飞机的发射场和着陆场，爱德华兹空军基地作为备用着陆场。

　　1977年2月，“开拓”号轨道器开始在爱德华兹空军基地进行进场和着陆试验。试验时把轨道器固定在波音747飞机上面，先作滑行试验，再作不载人和载人的系留飞行试验，轨道器随母机一起起飞、下滑和着陆。最后进行轨道器的载人自由飞行试验。轨道器由波音747母机载上天后，在约7公里高度脱离母机，自行进场和着陆。自1981年4月12日到1982年7月4日，“哥伦比亚”号航天飞机的轨道器成功地完成了4次研制性飞行试验。航天飞机的研制工作正式结束。

　　航天飞机工程涉及航空和航天的众多领域，系统复杂，采用新技术多。整个工程是由政府机构、工业企业和高等院校的庞大队伍合作，并靠国外一些组织的协助，运用科学的管理方法，按照严格的分工和进度分阶段组织实施的。工程历时约12年，耗资150多亿美元。19抛年11月11日，航天飞机开始商业性飞行。