Ensimmäinen avaruussukkulan nousu avaruuteen tapahtui 12. huhtikuuta 1981 avaruussukkulalla Columbia. Kun uusia avaruusaluksia valmistui vuodesta 1983 lähtien, NASA tehosti merkittävästi tieteellis-kokeellista ja sotilaallista strategista toimintaansa yhdessä Yhdysvaltain ilmavoimien kanssa. Viestintä- ja tutkimussatelliitteja kuljetetaan avaruuteen, paikan päällä tehdään korjauksia ja USA:n avaruusasemaa rakennetaan ja toimitetaan. Challenger saavutti avaruuteen ensimmäisen kerran 4. huhtikuuta 1983. Discovery laukaistiin ensimmäisen kerran 30. elokuuta 1984. Neljäs avaruussukkula Atlantis on ollut 3. lokakuuta 1985 lähtien käytössä 26 tehtävässä. Endeavour teki ensimmäisen nousunsa 7. toukokuuta 1992. Avaruussukkulat voivat viipyä avaruudessa jopa 28 päivää. Vuonna 1986 Challenger ja 2003 Columbia menetettiin kahdessa traagisessa onnettomuudessa, jotka tappoivat koko miehistön. Kahden vuoden tauon ja laajojen muutosten jälkeen sukkuloihin ja pääpolttoainesäiliöön lentoja jatkettiin. Laskeutuminen Edwardsin ilmavoimien tukikohtaan Kaliforniassa 9. elokuuta 2005 mahdollisti Discoveryn 31. lennon ja siten NASAn 114. avaruussukkulan tehtävän. Sukkulalentojen uudelleen alkaessa Kansainvälisen avaruusaseman laajentaminen jatkuu tulevina vuosina. Tähän pitäisi kuulua myös Europ-avaruuslaboratorio Columbus.

NASA:n kuljetusjärjestelmän kehittäminen uudelleenkäytettävillä pääkomponenteilla aloitettiin vuonna 1972 Pohjois-Amerikan Rockwellissa ja useissa muissa yrityksissä. Laukaisuvalmiin avaruussukkulan kokonaispaino on 2 055 tonnia. Se voi kuljettaa 30 tonnin hyötykuorman kiertoradalle jopa 965 kilometrin korkeuteen maanpinnan yläpuolella. Prototyyppi kiertoradalla, Enterprise, valmistui vuonna 1976. Enterprise tutki ilmakehän lento- ja laskuominaisuuksia sekä avaruuskelpoisen lautan kehittämistä. Avaruussukkulan ensimmäinen laukaisu avaruuteen tapahtui sitten 12. huhtikuuta 1981 Columbian avaruussukkulalla. Vuodesta 1983 lähtien valmistuneiden uusien kiertoradojen myötä NASA tehosti huomattavasti tieteellis-kokeellista ja sotilasstrategista toimintaansa yhdessä Yhdysvaltain ilmavoimien kanssa. Viestintä- ja tutkimussatelliitit kuljetettiin avaruuteen, korjaukset tehtiin paikan päällä ja amerikkalainen avaruusasema pystytettiin ja toimitettiin.