Μεταξύ του στόλου της Εθνικής Αεροναυπηγικής και Διαστημικής Διοίκησης, ή της NASA, διαστημικών αεροσκαφών, το διαστημικό λεωφορείο Atlantis είναι μόνο ένα από τα τρία εναπομείναντα τροχιακά αεροσκάφη που εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται. Μαζί με το διαστημικό λεωφορείο Endeavor και το διαστημικό λεωφορείο Discovery, το διαστημικό λεωφορείο Atlantis είναι ένα αεροσκάφος που είναι ικανό να πραγματοποιεί ταξίδια στο διάστημα και έχει κάνει πολλά ταξίδια στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό καθώς και στο Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble. Έχει επίσης πραγματοποιήσει επτά ταξίδια στον πρώην ρωσικό διαστημικό σταθμό Mir.
Η κατασκευή του διαστημικού λεωφορείου Atlantis ξεκίνησε το 1980 μετά την ανάθεση σύμβασης στη Rockwell International το 1979. Ολοκληρώθηκε το 1984 και ήταν έτοιμο για εκτόξευση στα τέλη του 1985. Από την ολοκλήρωσή του, το διαστημικό λεωφορείο Atlantis ολοκλήρωσε περισσότερες από 30 αποστολές και φιλοξενήθηκε σε σχεδόν 200 πληρώματα, και πάνω από 150 άτομα έχουν πάει στις πτήσεις της Atlantis. Το λεωφορείο Atlantis πήρε το όνομά του από το RV Atlantis, ένα ιστιοπλοϊκό σκάφος με δύο ιστούς που λειτουργούσε ως ερευνητικό πλοίο μεταξύ 1930 και 1966. Το διαστημικό λεωφορείο Atlantis ήταν προγραμματισμένο να τερματίσει τη λειτουργία του τον Μάιο του 2010.
Όπως και άλλα διαστημικά λεωφορεία στον στόλο της NASA, το διαστημικό λεωφορείο Atlantis απογειώνεται κάθετα από μια πλατφόρμα εκτόξευσης. Το διαστημικό λεωφορείο είναι συνδεδεμένο με ένα ωφέλιμο φορτίο καυσίμου και πυραύλους, που ωθούν τον τροχιακό στο διάστημα. Το διαστημικό λεωφορείο εισέρχεται ξανά στη γήινη ατμόσφαιρα και λειτουργεί ως ανεμόπτερο, κατευθύνοντας πίσω στην επιφάνεια της γης για προσγείωση. Ενώ βρίσκεται στο διάστημα, το διαστημικό λεωφορείο είναι ικανό για πολλές δραστηριότητες που είναι απαραίτητες για τη διατήρηση του διαστημικού προγράμματος της NASA σε λειτουργία. Οι αστροναύτες έχουν κάνει επισκευές στο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, έχουν παραδώσει αγαθά και εξοπλισμό στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και έχουν αναπτύξει πλανητικούς ανιχνευτές από την Ατλαντίδα καθ’ όλη τη διάρκεια της θητείας του ως ενεργό διαστημικό λεωφορείο.
Όταν η Ατλαντίδα βρίσκεται στη γη, είναι υπό πίεση σε διαφορετικό επίπεδο από ότι στο διάστημα. κατά τη διάρκεια της διαστημικής πτήσης, το λεωφορείο Atlantis διαστέλλεται λόγω διαφορετικών δυνάμεων και πιέσεων που ασκούνται στο σκάφος. Σε ένα σημείο της ιστορίας της πτήσης του, ένα μικρό πόμολο έμεινε ανάμεσα σε ένα παράθυρο και στο ταμπλό στο λεωφορείο. Όταν το λεωφορείο προσγειώθηκε, το πόμολο ανακαλύφθηκε, αλλά επειδή το λεωφορείο είχε συσπαστεί όταν έφτασε στη γη, το πόμολο δεν μπορούσε να αφαιρεθεί. Το λεωφορείο έπρεπε να υποβληθεί σε τεχνητή πίεση, ώστε το πόμολο να μπορεί να παγώσει και στη συνέχεια να αφαιρεθεί, προκαλώντας ελάχιστη ζημιά στη δομή του λεωφορείου. Αυτό απέτρεψε μια μακρά καθυστέρηση στο πρόγραμμα πτήσεων του Atlantis.