Полёты осуществлялись с 12 апреля 1981 года по 21 июля 2011 года. Всего было построено пять шаттлов: «Колумбия» (сгорел при торможении в атмосфере перед посадкой в 2003 году), «Челленджер» (взорвался во время запуска в 1986 году), «Дискавери», «Атлантис» и «Индевор». Также в 1975 году был построен корабль-прототип «Энтерпрайз», но он никогда не запускался в космос.
Всего за 30 лет существования программы было осуществлено 135 миссий. Из них 131 успешная, две частично успешных (из-за проблем с топливными элементами миссии были завершены досрочно) и 2 миссии окончились катастрофой. К моменту закрытия программы в июле 2011 года больше всего полётов совершил шаттл «Дискавери» — 39.
Каждый пилотируемый полёт по программе «Спейс Шаттл» имел своё обозначение, которое состояло из сокращения STS (англ.Space Transportation System) и порядкового номера полёта шаттла. Например, STS-4 означает четвёртый полёт по программе «Космическая транспортная система». Порядковые номера присваивались на стадии планирования для каждого полёта. Но в ходе подготовки многие полёты откладывались или переносились на другие сроки. Часто случалось так, что полёт, запланированный на более поздний срок и имеющий больший порядковый номер, оказывался готовым к полёту раньше, чем другой полёт, запланированный на более ранний срок. Поскольку присвоенные порядковые номера не изменялись, то полёты с бо́льшим порядковым номером часто осуществлялись раньше, чем полёты с меньшим номером[2].
С 1984 года была введена новая система обозначений. Сокращение STS осталось, но порядковый номер был заменён кодовой комбинацией, которая состояла из двух цифр и одной буквы. Первая цифра в этой кодовой комбинации соответствовала последней цифре бюджетного года НАСА, который продолжался с октября по сентябрь следующего календарного года. Например, если полёт происходит в 1984 году до октября, то берётся цифра 4, если в октябре и позже — цифра 5. Вторая цифра в кодовой комбинации обозначала место старта. Обозначение 1 было принято для запусков шаттлов с мыса Канаверал. Ранее планировалось, что шаттлы будут также стартовать с военно-воздушной базы Ванденберг в Калифорнии; для этих стартов планировалась цифра 2. Но после катастрофы «Челленджера» до запусков шаттлов с базы Ванденберг дело так и не дошло. Буква в кодовой комбинации соответствовала порядковому номера полёта шаттла в текущем году. Так как эта буква присваивалась при планировании, то в реальности этот порядок не соблюдался, так, например, полёт STS-51D состоялся раньше, чем полёт STS-51B[2].
Пример: полёт STS-51A — состоялся в бюджетном году НАСА 1985 года (цифра 5), шаттл стартовал с мыса Канаверал (цифра 1), это был первый запланированный полёт в новом бюджетном году (буква А),[2].
Для отработки методов посадки и аэродинамических испытаний был построен прототип — шаттл «Энтерпрайз». Испытания проводились со специально оборудованного самолёта (en:Shuttle Carrier Aircraft). «Энтерпрайз» закреплялся сверху на фюзеляже самолёта для проверки аэродинамических характеристик. Первые полёты проводились без экипажа, затем в кабине шаттла находились пилоты, следившие за приборами. В пяти последних полётах «Энтерпрайз» отделялся от носителя и совершал планирующий полёт под управлением экипажа.
Приведённая ниже таблица содержит только свободные полёты шаттла «Энтерпрайз» и не учитывает наземные рулёжные испытания и полёты без экипажа в закреплённом состоянии на корпусе самолёта «Боинг 747».
Первый полёт, в котором повторно использовался пилотируемый космический корабль. Впервые проведено тестирование канадского манипулятора «Канадарм». Полёт сокращён из-за проблем с топливными элементами.
Испытания различных узлов и систем для космической программы «Спейс шаттл», тестирование канадского манипулятора «Канадарм». Первый и единственный полёт, завершившийся приземлением на базе Уайт Сэндз в штате Нью-Мексико
Вывод на орбиту специального телекоммуникационного спутника TDRS. Первый полёт шаттла «Челленджер». Первый выход в открытый космос в рамках программы «Спейс шаттл».
Вывод на орбиту телекоммуникационных спутников: канадского Anik-C2 и индонезийского Palapa B-l[англ.]. Запуск и возвращение на Землю исследовательского спутника SPAS-1. Первая женщина в команде шаттла — Салли Райд.
Вывод на орбиту телекоммуникационного спутника INSAT-1B[англ.]. Тестирование канадского манипулятора «Канадарм». Первый афроамериканец в космосе — Гайон Блуфорд. Первая ночная посадка.
Научные эксперименты в многоразовой космической лаборатории «Спейслэб». Первый астронавт ЕКА, первый неамериканец, совершивший полёт на американском космическом корабле — Ульф Мербольд.
Неудачный вывод на орбиту двух телекоммуникационных спутников: американского WESTAR VI[англ.] и индонезийскогоPalapa B-2[англ.]. Первый выход в открытый космос без страховочного фала, осуществлён астронавтом Брюсом Маккэндлессом с помощью системы УПМК «Пилотируемый маневрирующий модуль» (англ.Manned Maneuvering Unit). Первое приземление в Космическом Центре Кеннеди. Подготовка к ремонту спутника «SolarMax».
Вывод на орбиту трёх телекоммуникационных спутников: американского SBS-D[англ.], канадского Telstar 3-C и американского SYNCOM IV-2[англ.] (также используется обозначение Leasat F1[14]). Тестирование экспериментальной солнечной батареи OAST-l. Первый полёт шаттла «Дискавери».
Вывод на орбиту двух телекоммуникационных спутников: канадского Anik D2 и американского SYNCOM IV-l[англ.] (также используется обозначение Leasat F2[17]). Возвращение на Землю двух спутников: Palapa B2[англ.] и Westar VI[англ.], которые впоследствии на Земле были модернизированы и заново запущены.
Вывод на орбиту двух телекоммуникационных спутников: канадского Anik C-1 и американского SYNCOM IV-3[англ.] (также используется обозначение Leasat F3[21]). Медицинские эксперименты, эксперименты с поведением простых игрушек в условиях невесомости.
Полёт посвящён нуждам министерства обороны США. Детали миссии засекречены. Позже было заявлено[27][28], что во время полёта были выведены на орбиту два военных спутника связи DSCS III[англ.]. Первый полёт шаттла «Атлантис».
Вывод на орбиту экспериментального спутника GLOMR[30]. Серия научных экспериментов в многоразовой космической лаборатории «Спейслэб». Первая миссия, финансирование и управление которой осуществлялось другим государством — Германией. Последний успешный полёт шаттла «Челленджер». Самый большой экипаж в истории пилотируемых космических полётов — 8 человек.
Вывод на орбиту специального телекоммуникационного спутника TDRS-4, завершающего орбитальную группировку спутников данного типа. Проведение различных научных экспериментов. Запись камерой IMAX различных объектов и явлений на поверхности Земли: вулканы, шторма, наводнения, пожары.
Вывод на орбиту и запуск космической межпланетной станции «Магеллан», впервые осуществившей подробное и полномасштабное радиолокационное картографирование Венеры.
Вывод на орбиту военного телекоммуникационного спутника SYNCOM IV-F5[англ.] (также используется обозначение Leasat F5[46]). Возврат на Землю научного модуля LDEF[англ.] (англ.Long Duration Exposure Facility).
Вывод на орбиту европейского научного спутника EURECA[англ.], а также совместного американо-итальянского научного спутника TSS (англ.Tethered Satellite System)[66].
Совместный полёт американского космического агентства NASA и японского агентства NASDA. Научные эксперименты в многоразовой космической лаборатории «Спейслэб». Первая афроамериканка в космосе — Мэй Джемисон. Впервые супружеская пара одновременно в космосе на одном космическом корабле — Джен Дейвис и Марк Ли.
Миссия по заказу министерства обороны США. Детали миссии частично засекречены. Вывод на орбиту военного телекоммуникационного спутника SDS-2[англ.][70]. Научные эксперименты.
Исследование крупномасштабных процессов в природе и изменения климата Земли с помощью Shuttle Radar Laboratory-2. Научные эксперименты в условиях микрогравитации.
Научные эксперименты в модуле SPACEHAB-4. Развёртывание экспериментальной надувной антенны IAE (англ.Inflatable Antenna Experiment) с помощью модуля SPARTAN-207[97]
Вывод на орбиту и возвращение на Землю научного спутника ORFEUS-SPAS II (англ.Orbiting and Retrievable Far and Extreme Ultraviolet Spectrometer-Shuttle Pallet Satellite II). Эксперимент Wake Shield Facility[англ.].
Вывод на орбиту и возвращение автономного спутника для исследований атмосферы Земли CRISTA-SPAS (англ.Cryogenic Infrared Spectrometers and Telescopes for the Atmosphere-Shuttle Pallet Satellite-2). Научные эксперименты.
Научные эксперименты в модуле SPACEHAB-3. Вывод на орбиту и возвращение на Землю научного спутника SPARTAN-201-5. Самый пожилой человек в космосе — Джон Гленн (77 лет на момент старта).
Проверка новых систем безопасности полётов шаттла. Доставка материалов и оборудования на МКС. Установка внешней складской платформы ESP-2 на шлюзовую камеру «Квест».
СборкаМКС: доставка на орбиту манипулятора специального назначения «Декстр» и первой части японского исследовательского модуля «Кибо» — герметичной секции «Экспериментального грузового отсека» (англ.ELM-PS, Experiment Logistics Module-Pressurized Section). Частичная замена экипажа МКС-16.
СборкаМКС: доставка на орбиту частей японского исследовательского модуля «Кибо»: «Герметичный отсек» (англ.JEM PM, Japanese Experiment Module Pressurized Module) и «Дистанционный манипулятор» (англ.JEM RMS, Japanese Experiment Module Remote Manipulator System). Частичная замена экипажа МКС-17.
Доставка оборудования и материалов в транспортном модуле «Леонардо». Доставка на МКС экспериментального робота «Робонавт-2» (англ.Robonaut2). Последний полёт шаттла «Дискавери».
Доставка оборудования, запасных частей и материалов в транспортном модуле «Рафаэль». Последний полёт шаттла «Атлантис» и последний полёт в рамках программы «Спейс шаттл».