20世紀70年代之前，人類探索太空的工具，無論是人造衛星、登月飛船，還是隨後的天空實驗室，都是通過發射一個又一個功率巨大的運載火箭來把他們送上太空的。

研究、製造和設計這樣的運載火箭需要耗費大量的人力、物力與財力，而這種代價高昂的運載火箭卻只能使用一次，非常的不經濟。因此，製造一種可以重複使用的工具，以便於大大降低宇宙航行的成本，成爲宇宙航行事業發展的迫切需要。

美國在順利執行“阿波羅”載人登月計劃的鼓舞下，滿腔熱血地投入到可以重複使用的航天飛機運輸系統的研製中。作爲航天站的往返運輸系統，取名爲“Space Shuttle ”，即太空穿梭機。

我國著名科學家錢學森根據“航天”的定義，並聯繫到航空，將其轉譯爲航天飛機，十分貼切。

航天飛機是可以重複使用的、往返於地球表面和近地軌道之間運送有效的載荷的飛行器。它通常設計成火箭推進的飛機，返回地面時就像滑翔機或者飛機那樣下滑和着陸。

航天飛機集中了現代許多科技成果，是火箭、航天器和航空器技術的綜合產物。它的特點就是可以多次重複使用，發射成本較低和用途廣泛，航天飛機爲人類自由進出太空提供了很好的工具，是航天史上的主要里程碑。

航天飛機的設想是美好的，但是實施起來非常的困難。

20世紀20年代至30年代產生了航天運載器的兩類基本設想。一類是一次使用的彈道式運載火箭，另一類是可以重複使用的火箭推進的飛機。前一類的難度較小，能滿足軍事需求，在第二次世界大戰中和戰後得到迅速發展。後一類難度較大，需要作廣泛深入的研究探索，還要有堅實的工業基礎。在第二次世界大戰期間，德國曾經設想把V-2火箭加上機翼，改成A-9型空間滑翔機以增大射程。

1938年至1942年，維也納工程師E·森歌爾曾經繪製過火箭助推的環球轟炸機草圖。1949年，錢學森提出了用火箭助推的滑翔機作爲洲際旅客運輸火箭的設想。1958年，美國開始研製三角動力滑翔機“戴娜-索爾”。他用大力神號也在火箭發射，滑翔再次進入大氣層，水平着陸。1963年，美國取消了“戴娜·索爾”計劃，後來又進行了一系列升力體式機身飛行器的研究以及航天飛機方案的初步探索。1972年1月，美國確定了航天飛機的方案。

在70年代，蘇聯、法國、日本等國家也開始探索或者研製航天飛機。1981年4月，世界第一架航天飛機，即“哥倫比亞號”試飛成功。

1982年11月，航天飛機開始首次進行商業飛行，而航天飛機的出現標誌着航天運載器由一次使用的運載火箭開始轉入重複使用的航天運載器的新階段的到來。

航天飛機以奇特有的重複使用性、多用途性、經濟性和良好的環境條件爲人類的航天活動開闢了更加廣闊的前景，使得航天活動進入了一個新階段，這是航天技術發展史上的又一個里程碑。