Το Διαστημικό Λεωφορείο, που ονομάζεται επίσημα Space Transportation System, ή STS, είναι το κύριο διαστημικό σκάφος των ΗΠΑ που χρησιμοποιείται για επανδρωμένες αποστολές από το 1981. Κατασκευάστηκαν πέντε διαστημικά λεωφορεία με συνολικό κόστος περίπου 2.2 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ: Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis, και το Endeavour. Ένα επιπλέον λεωφορείο, το Enterprise, δεν ήταν αξιόπιστο για το διάστημα και κατασκευάστηκε μόνο για δοκιμαστικούς σκοπούς.
Από τον Δεκέμβριο του 2007, υπήρξαν 118 επιτυχημένες αποστολές λεωφορείου και δύο αποτυχίες. Οι δύο αποτυχίες, του Challenger το 1986 και της Columbia το 2003, οφείλονταν σε καταστροφική αποτυχία πυραύλων και διάσπαση κατά την επανεισαγωγή αντίστοιχα. Και στις δύο περιπτώσεις, σκοτώθηκαν και οι επτά αστροναύτες που επέβαιναν στο πλοίο.
Το διαστημικό λεωφορείο είχε μια λαμπρή ιστορία ως το πρώτο επαναχρησιμοποιήσιμο όχημα εκτόξευσης. Η ιδέα ενός επαναχρησιμοποιούμενου οχήματος εκτόξευσης εισήχθη αρχικά ως ένας τρόπος μείωσης του κόστους των διαστημικών πτήσεων, αν και απέτυχε από αυτή την άποψη, αντί να είναι το πιο ακριβό έργο στην ιστορία της NASA. Τα αξιοσημείωτα ωφέλιμα φορτία του διαστημικού λεωφορείου περιλαμβάνουν το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, το διαστημικό σκάφος Galileo (το οποίο συνέχισε να μελετά τα φεγγάρια του Δία), το διαστημικό σκάφος Magellan, το Παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra και στοιχεία του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, του μεγαλύτερου διεθνούς διαστημικού έργου στο ιστορία.
Το Διαστημικό Λεωφορείο τροφοδοτείται με τρία διαφορετικά μέσα: δύο ενισχυτές στερεών πυραύλων, μια μεγάλη εξωτερική δεξαμενή που τροφοδοτείται από υγρό οξυγόνο και υδρογόνο σε κρυογονικές θερμοκρασίες και ένα τροχιακό σύστημα ελιγμών. Οι δύο συμπαγείς ενισχυτές πυραύλων ανυψώνουν το Διαστημικό Λεωφορείο από το μαξιλάρι και εκτινάσσονται από το τροχιακό δύο λεπτά μετά την εκτόξευση. Η κάθοδος των ενισχυτών μέσω αλεξίπτωτου για μετέπειτα αποκατάσταση.
Οι προδιαγραφές του τροχιακού είναι οι εξής:
• Μήκος: 122.17 πόδια (37.24 μ.)
• Άνοιγμα φτερών: 78.06 πόδια (23.79 μ.)
• Ύψος: 58.58 πόδια (17.86 μ.)
• Κενό βάρος: 151,205 λίβρες (68,585 κιλά)
• Μεικτό βάρος ανύψωσης: 240,000 λίβρες (109,000 κιλά)
• Μέγιστο βάρος προσγείωσης: 230,000 λίβρες (104,000 κιλά)
• Μέγιστο ωφέλιμο φορτίο: 55,250 λίβρες (25,061 κιλά)
• Διαστάσεις θέσης ωφέλιμου φορτίου: 15 ft × 60 ft (4.6 m × 18.3 m)
• Λειτουργικό υψόμετρο: 100 έως 520 ναυτικά μίλια (185 έως 960 km)
• Ταχύτητα: 25,404 ft/s (7,743 m/s, 27,875 km/h, 17,321 mi/h)
Το διαστημικό λεωφορείο θα καταργηθεί σταδιακά το 2010, για να αντικατασταθεί από το όχημα Orion, σχεδιασμένο να μεταφέρει πληρώματα στη Σελήνη και πέρα από αυτήν.