กระสวยอวกาศ (อังกฤษ: space shuttle) คือ เครื่องบินอวกาศของสหรัฐอเมริกา สร้างขึ้นโดยองค์การนาซ่า (NASA) มีชื่อเรียกอย่างเป็นทางการว่า Space Transportation System (STS) ผลิตโดยบริษัท North American Aviation ซึ่งปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของบริษัท Rockwell International สเปซชัทเทิลทะยานขึ้นเหมือนจรวดและไปโคจรรอบโลก มีปีกและตอนกลับสู่โลกจะร่อนลงตามรันเวย์ กระสวยอวกาศสามารถนำมาใช้ได้หลาย ๆ ครั้งกระสวยอวกาศถูกออกแบบมาให้ใช้งานซ้ำได้ 100 ครั้ง หรือปฏิบัติการได้ 10 ปี โครงการถูกเริ่มขึ้นในท้ายยุค 60 หลังจากนั้นก็มีบทบาทสำคัญในปฏิบัติการที่ต้องใช้คนเข้าร่วมของนาซามาโดยตลอดส่วนสำคัญของกระสวยอวกาศ เรียกว่า ออร์บิเตอร์ (orbiter หมายถึง ยานโคจร) จะพาลูกเรือและสัมภาระไปยังอวกาศในขณะที่จะส่งกระสวยอวกาศขึ้นไป กระสวยจะอยู่ที่ฐานส่งโดยจะตั้งชี้ขึ้นไปคล้ายจรวด ข้าง ๆ ออร์บิเตอร์จะมีแทงค์น้ำมันขนาดใหญ่ ซึ่งเรียกว่า แทงค์ด้านนอก (External Tank) ซึ่งมันจะเก็บออกซิเจนและไฮโดรเจนในขณะที่มันขึ้นเชื้อเพลิงเหล่านี้จะถูกสูบเข้าไปยังเครื่องยนต์หลัก 3 เครื่อง ของออร์บิเตอร์นอกจากนี้ยังมีแทงค์ขนาดเล็กที่อยู่ข้าง ๆ ออร์บิเตอร์บนฐานส่งเพื่อให้แรงผลักดันพิเศษในขณะส่งกระสวยขึ้น ซึ่งเรียกว่า Solid Fuel Rocket Booster หรือ SRB ทำงานคล้ายกับจรวดดอกไม้ไฟขนาดใหญ่เมื่อกระสวยอวกาศทะยานขึ้น หลังจากนั้นประมาณ 2 นาที เชื้อเพลิงในแทงค์เชื้อเพลิง SRB จะหมดลง และตกลงในทะเลกับร่มชูชีพ อัตราความเร็วของกระสวยค่อย ๆ เพิ่มขึ้นจนถึงความเร็วประมาณ 72 ไมล์ จากนั้นเครื่องยนต์หลักจึงหยุดทำงาน และถังเชื้อเพลิงภายนอกซึ่งว่างเปล่าจะถูกปล่อยตกลงสู่ทะเล เครื่องยนต์ของจรวดสองลำจะรับภาระต่อไป ซึ่งเรียกว่า ระบบการยักย้ายการโคจร ในระหว่างการโคจรเมื่อถึงเวลากลับสู่โลก เครื่องยนต์ระบบการยักย้ายการโคจรจะถูกยิงคล้ายกับตอนล่างของจรวด และยานจะหลุดออกจากการโคจร แล้วกลับลงมาสู่บรรยากาศโลกในอัตราความเร็ว 15,900 ไมล์ต่อชั่วโมง (หรือประมาณ 25,700 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) แผ่นกำบังความร้อนข้างใต้กระสวยอวกาศจะเปล่งแสงสีแดงจัดพร้อมกับความร้อนในการกลับเข้ามาสู่โลก แผ่นกระเบื้องพิเศษบนกระสวยอวกาศจะป้องกันลูกเรือและยานอวกาศออร์บิเตอร์จะช้าลงเมื่อเข้ามาถึงบริเวณส่วนล่างของบรรยากาศ จะร่อนลงบนพื้นดินบนรันเวย์ด้วยความเร็วประมาณ 210 ไมล์แล้วภารกิจก็จะจบลง