16 января 1978 года зачислен в отряд астронавтовНАСА во время 8-го набора. Прошёл курс Общекосмической подготовки (ОКП) и в августе 1979 года был зачислен в Отдел астронавтов в качестве специалиста полёта. Входил в экипаж поддержки STS-2, STS-3, и STS-4. Работал в Лаборатории авиационного оборудования шаттла в качестве пилота самолёта-аналога. В 1984—1985 годах работал техническим помощником Директора управления лётных экипажей. В апреле 1987 года был назначен заместителем начальника Отдела астронавтов. В 1990 году был назначен заместителем директора Космического центра Эймса НАСА в Калифорнии и выбыл из отряда астронавтов. В августе 1992 года Стивен Хаули вернулся в Космический центр имени Джонсона и занял должность заместителя директора по операциям лётных экипажей. В декабре 1996 года вновь получил лётный статус и стал готовиться к полёту.
Космические полёты
Первый полёт — STS-41D[3], шаттл «Дискавери». C 30 августа по 5 сентября 1984 года в качестве специалиста полёта. Продолжительность полёта составила 6 суток 00 часов 57 минут[4].
Второй полёт — STS-61C[5], шаттл «Колумбия». Со 12 по 18 января 1986 года в качестве специалиста полёта. Продолжительность полёта составила 6 суток 2 часа 3 минут[6].
Третий полёт — STS-31[7], шаттл «Дискавери». C 24 по 29 апреля 1990 года в качестве специалиста полёта. Продолжительность полёта составила 5 суток 1 час 17 минут[8].
Четвёртый полёт — STS-82[9], шаттл «Дискавери». C 11 по 21 февраля 1997 года в качестве специалиста полёта. Продолжительность полёта составила 9 суток 23 часа 38 минут[10].
Пятый полёт — STS-93[11], шаттл «Колумбия». C 23 по 28 июля 1999 года в качестве специалиста полёта. Продолжительность полёта составила 4 суток 22 часа 50 минут[12].
Общая продолжительность полётов в космос — 32 дня 2 часа 43 минут. После реорганизации отряда астронавтов в июле 2002 года стал астронавтом-менеджером, и остался работать в НАСА.
После полётов
После полётов (в 1997 и 1998 годах) вернулся на прежнюю должность, а в октябре 2002 года стал директором по операциям лётных экипажей. С ноября 2002 года по февраль 2008 года работал заместителем директора Управления космических и медико-биологических исследований Космического центра имени Джонсона по астрономическим исследованиям. В феврале 2008 года покинул отряд астронавтов, уволившись из НАСА. С февраля 2008 года работал в Университете штата Канзас, где преподавал математику и естествознание. В сентябре 2011 года был включён в состав комиссии (Kansas Service Academy Selection Board), которая будет заниматься отбором кандидатов от штата Канзас для поступление в различные военные Академии США.