航天飞机的整个系统是目前世界上最复杂的航天飞行器系统，比世界上任何的飞机都要复杂得多。
美国人的航天飞机系统是由三部分组成的：一个庞大的液体燃料贮箱，两个固体火箭助推器，加上航天飞机本身。
这两个固体火箭助推器，实际上就是两枚火箭，它们的长度是45米，直径3.7米。在发射航天飞机时，2台发动机产生的推动力大约为总推动力的四分之三，在飞行约2分钟后，它的固体燃料全部用完，于是与连在一起的液体燃料箱分离。它在返回地面时，张开降落伞，落在大西洋中，由船队打捞回收，以便下次使用，据说这种助推器可以使用20次。
固体火箭助推器有一个缺点：一旦它被点火，在燃料未被消耗完之前，无法关机熄火，而液体火箭发动机可以随时熄火。因此，在航天飞机发射时，总是航天飞机的3台以液态氢和液态氧作燃料的主发动机先点火，待燃料燃烧稳定以后，再在固体火箭助推器点火。
液体燃料储箱是一个十分粗大的家伙，装满了液态的氢和液态的氧。它长达47米，直径有8米多，可以装60多吨液氧和16吨多液氢，航天飞机的主发动机工作所需要的燃料就是它供给的。
当固体火箭助推器分离后，航天飞机与燃料箱一起再飞8分钟，这时已飞出大气层，接近了绕地球飞行的高度，液态燃料也已经消耗完毕，燃料箱与航天飞机分离，随后坠入大气层，被高温烧成碎片落入大洋深处。
航天飞机比起助推器和燃料箱都短得多，它只有37米多长，结构非常复杂，除装有3台主发动机外，还有许多台小发动机。这些小发动机主要是在太空中用的，那里已没有空气，只要用很小的推力就可以使航天飞机改变姿态。
航天飞机的运货舱有18米长，可以装上20多吨重的东西，比如卫星、空间站的部件、星球大战用的太空武器等。利用这么大的空间，还可以开展一些科学实验。
航天飞机可以运载许多名宇航员上天，让他们在太空中行走，去回收和修理卫星，甚至可以将别国的卫星“偷走”。航天飞机以每秒7000多米的速度绕地球飞行。如果携带精密的望远镜，还可以仔细观察地球表面，这在战争期间特别有用，它可以发现敌方的兵力部署情况，及时告诉己方军队指挥部，随机应变。1990年，美国人将一个价值15亿美元的哈勃太空望远镜放在太空，让它观察宇宙深处的星团，比地球最先进的望远镜观察的效果强5倍，可以观察到宇宙诞生时外星际的情况。
航天飞机在返回地球时以很快的速度下降。在航天飞机的头部，温度可以达到几千摄氏度。因此，在它的头部和一些地方贴满了陶瓷做成的防热瓦。
1986年的“挑战者”号爆炸给全世界以震惊。也许有人会问，难道航天飞机就没有救生系统吗？有的。如果在空中飞行，它可以将宇航员底舱那一块整个地弹射出来。当然，要及时发现故障，才能知道是否需要弹射救生。
很多的运载火箭都是在发射台上爆炸的，尤其是用液氢、液氧燃料时，一点火星就会引起一场大爆炸。由于美国的航天飞机用了一个巨大的液体燃料箱，因此，发射台上的救生系统还是必要的。他们将两根钢索拉到发射架上，一旦出现危险，宇航员就可以沿着钢索滑到地下掩体中保住性命。
1987年，前苏联人继美国人之后发射了自己制造的航天飞机。这架航天飞机与美国人的十分相似，它用世界上推力最大的火箭送上太空。前苏联的航天飞机与美国的航天飞机最大的区别是它没有装主发动机。因而在绕地球飞行时，无法调整离地球的高度，没有美国的航天飞机那样灵活。由于没有主发动机，它的货舱要大一些，可以送更多的东西上天，成为名副其实的太空货船。
知识点
“哈勃”太空望远镜
“哈勃”太空望远镜，又称“哈勃”空间望远镜，是以天文学家爱德温·哈勃之名命名，在轨道上环绕着地球的望远镜。它的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处——影像不会受到大气湍流的扰动，视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。
1990年4月25日，由美国航天飞机送上太空轨道的“哈勃”望远镜长13.3米，直径4.3米，重11.6吨，造价近30亿美元。它以2.8万千米的时速沿太空轨道运行，清晰度是地面天文望远镜的10倍以上。它已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识。