O projeto de construção de veículos espaciais reutilizáveis remonta a 1975, quando foram feitos os primeiros testes de um protótipo acoplado a um avião Boeing 747 adaptado a testes de voo a grande altura. O objectivo foi testar a aerodinâmica e a manobrabilidade do Ônibus Espacial.
Neste cenário, o ônibus espacial ainda hoje prossegue sendo uma das máquinas mais complexas já construídas e por ser um veículo de transporte e carga equipado com sistemas precisos de suporte e montagem, como o braço canadense, ele colaborou veementemente na construção da I.S.S - Estação Espacial Internacional, considerada o maior laboratório do mundo em sua órbita; lançou e posicionou vários satélites delicados na órbita na Terra, além de lançar, posicionar e realizar manutenções e reparos no Hubble - telescópio espacial.
Foram construídas cinco naves operantes deste tipo, chamadas Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis e Endeavour, que cumpriram diversas missões no espaço. Destas apenas a Discovery, a Atlantis e a Endeavour ainda existem, já que as outras duas acabaram destruídas em acidentes que se tornaram célebres tragédias na história da exploração espacial. Não estão mais ativas; a Atlantis foi a última a operar, com sua última missão realizada em julho de 2011. A Discovery realizou a sua última missão em março de 2011 e Endeavour decolou para sua última missão em dois meses depois.
Ainda foram construídas mais duas naves, uma chamada Enterprise, protótipo sem motores, utilizada apenas para testes aerodinâmicos, de aproximação e aterrissagem, mas sem capacidade de entrar em órbita, e a outra chamada Pathfinder, um perfeito simulador usado para treino dos astronautas.
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