Nietypowym zastosowaniem wahadłowca było użycie go dla naprawy i remontu umieszczonego na orbicie teleskopu Hubble’a.

Start i lądowanie W zależności od zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych wahadłowiec był wynoszony w przestrzeń kosmiczną dzięki pracy silników: albo głównie członu orbitalnego oraz wspomagających rakiet dodatkowych na paliwo stałe (odzyskiwanych), albo dzięki ciągowi głównej rakiety nośnej, a po jej odłączeniu – za pomocą silników członu orbitalnego.

Powrót załogowego członu orbitalnego na Ziemię odbywał się przez stopniowe obniżanie jego orbity w wyniku hamującego działania silników, po którym następowało przejście do lotu ślizgowego zakończonego lądowaniem na specjalnym pasie lądowiska kosmodromu. Taki sposób powrotu orbitera na Ziemię wymagał m.in. zabezpieczenia kadłuba statku płytkami ceramicznymi chroniącymi kadłub statku przed przegrzaniem podczas wchodzenia w coraz gęstsze warstwy atmosfery.