与航天飞机一样，空天飞机是可以在地面与太空之间来回飞行的运输工具，所不同的是，航天飞机需要火箭推进飞入太空，而空天飞机是由普通飞机用的涡轮喷气发动机驱动，只不过用的是液氢燃料。空天飞机能以每小时1.6～3万千米的速度在大气层内飞行，而且可以直接加速进入环绕地球运行的轨道，返回大气层后，又可像飞机一样在机场上着陆。
空天飞机在飞行时，由于和地球大气层产生剧烈摩擦，它的头部和机翼前缘的表面温度可达2760摄氏度，因此，空天飞机对材料的应用要求比航天飞机还要高。与航天飞机相比，空天飞机不需要规模庞大、设备复杂、造价昂贵的发射场，并且空天飞机完成一次飞行后，经过一星期的维护就能再次起飞，这样，就大大降低了成本。