До конца 1970-х гг. полеты в космос совершались только на кораблях одноразового использования. Их основная часть сгорала в атмосфере Земли, а приземлялась лишь капсула с космонавтами. Затем возникла идея создания космических челноков, которые могли бы выполнять не один, а целую серию полетов и предназначались бы для транспортировки и вывода на орбиту искусственных спутников, для перевозки лабораторий и модулей космических станций. Современный «Шаттл» состоит из крылатой орбитальной ступени, которая выходит на орбиту, а затем возвращается на Землю, двух ракет-ускорителей многоразового использования наружного топливного бака. Кроме того, он оснащен двигателями малой тяги; они позволяют маневрировать кораблем в полете при возвращении на Землю.
Во время запуска ракета-носитель космическим кораблем находится в вертикальном положении, и запуск производится за счет тяги основного двигателя и двигателей-бустеров. На высоте около 70 км бустеры отстыковываются. На высоте 100 км отделяется наружный топливный бак, который затем сгорает в атмосфере. С помощью маневрового двигателя корректируется орбитальное движение челнока и его скорость. Для возвращения на Землю челнок разворачивается и включает главные двигатели, чтобы сойти с орбиты. При входе в плотные слои атмосферы челнок сильно разогревается, температура его корпуса достигает 1500 °С.
Во время посадки челнок планирует, приземляется и тормозит при помощи парашютов.