航天飞机轨道器是航天飞机系统中进行轨道飞行的航天器。它可由火箭发射升空，也可靠自身携带的火箭发动机或加助推器升空，进入近地轨道后完成各种轨道飞行任务，然后再入大气层，可作机动飞行，滑翔返回机场，水平着陆，经过短期维护后重复使用。航天飞机轨道器主要用于释放、维修、回收卫星等航天有效载荷，进行对地观测、军事侦察和各种空间试验，组装空间结构，为空间站运输人员和货物等。它由结构、推进、防热电子、环境控制与生命保障、电源、液压、报警、烟火检测和防火以及有效载荷操作等分系统组成。美国航天飞机轨道器长37.2米，翼展23.79米，净重68吨，有效载荷29.5吨，装有3台氢氧主发动机。这些轨道器分别命名为“企业号”、“哥伦比亚号”、“挑战者号”、“发现号”、“亚特兰斯蒂号”、“奋进号”，其中“挑战者号”于1986年1月28日发射升空后73s发生爆炸被毁。航天飞机系统的核心分系统是轨道器，它的大致尺寸为：长度27.21米，翼展23.79米，机高17.39米，空重65吨。为了实现“普通人也能坐航天飞机”的设想，航天飞机在起飞过程中的最大过载限制在3g以下，在返回时的过载限制在1.5g以内。