Le premier décollage d'une navette spatiale dans l'espace se déroula le 12 avril 1981, elle portait le nom de Columbia. Avec l'achèvement de nouvelles navettes orbitales à partir de 1983, la NASA intensifia ses activités militaro-stratégiques, scientifiques et expérimentales en collaboration avec la US Air Force. C'est à cette période qu'on envoya des satellites de communication et de recherche dans l'espace, qu'on réalisa les premières réparations sur place et qu'on assembla et alimenta la station spatiale internationale américaine. La Challenger fut envoyée dans l'espace pour la première fois le 4 avril 1983. La Discovery décolla elle pour la première fois le 30 août 1984. Atlantis effectua sa mission inaugurale le 3 octobre 1985, le quatrième des cinq vols au cours desquels elle a mené 26 missions. La Endeavour effectua son premier vol le 7 mai 1992. Les navettes spatiales étaient alors en mesure d'effectuer un vol maximal de 28 jours dans l'espace. En 1986 et en 2003, au cours de deux accidents tragiques qui coûtèrent la vie à tout leur équipage, les navettes Challenger et Columbia furent portées disparues. Après une interruption de deux ans et toute une série de modifications apportées aux navettes et à leur réservoir principal, les vols reprirent. L'atterrissage de la navette Discovery sur la base Edwards Air Force en Californie le 9 août 2005 mis fin à la 114ème mission de la navette spatiale de la NASA. Avec la reprise des vols de la navette, les travaux reprirent à bord de la station spatiale internationale ISS les années suivantes. Parmi ces travaux, on compte notamment l'installation du laboratoire européen Columbus.