太空作战飞行器是一种能按需及时发射的可重复使用的亚轨道或轨道作战飞行器，可将上面级送入近地轨道或仅使上面级达到亚轨道速度，具有航天发射、操作、侦察和作战等多种用途，能摧毁敌方空间系统、拦截弹道导弹和对地进行精确打击，是美国军用航天飞机系列中的主要飞行器。它长约lO米，总重量约10吨，有效载荷超过500千克。机体结构主要采用轻质复合材料，主要系统包括防热系统、推进与轨道机动系统、制导／导航/飞行控制/任务管理系统、机载综合电子系统和能源系统等。
　　它的上面级可以是能重复使用的太空机动飞行器，太空机动飞行器再将载荷送入近地球轨道。也可携带一次性使用的通用再入飞行器或模块化入轨级、轨道转移飞行器。携带前者时，可直接形成远程对地攻击能力，实现全球范围内的快速精确打击；携带后两者时。能将载荷送入更高轨道。与远程弹道导弹相比，由于太空作战飞行器能返回并重复使用，因而可节省费用。它也能用于发射激光武器、遥感系统和卫星等有效载荷。此外，它将上面级送入轨道后，还具有滞留轨道待命和轨道机动能力。太空作战飞行器能在飞机和卫星的飞行高度之间完成多种作战任务，可与飞机和卫星等构成完整的空天立体攻防体系。完成发射和在轨任务后，太空作战飞行器再人大气层在机场跑道上着陆，并在短时间内重新发射入轨。
　　2008年以后美国开始研发太空作战飞行器，现正对太空作战飞行器的作战任务确定和发展路径规划以及关键技术进行研究，2014年将进行首飞试验。美国X-43等高超声速飞行器计划将支持太空作战飞行器入轨技术的发展研究。同时，X-40AH和X-37等计划也在支持太空作战飞行器在轨控制、再入飞行和着陆等相关关键技术的演示验证研究。
　　X-37是一种轨道与再入环境技术无人验证飞行器，分“进场与着陆试验飞行器”和“轨道飞行器”2个试验飞行器。前者将主要验证进场、着陆和再飞操作性能，另外还验证综合飞行操作控制中心、靶场和飞行器飞行试验操作以及气动稳定性和结构完整性。据美国太空网2009年10月22日报道，美国将于2010年4月用“宇宙神”5火箭首次发射迷你型无人航天飞机X-37B。它长约8.8米，翼展约4.6米，起飞重量超过5吨。飞机减速离开太空，可能使用范登堡空军基地长4 600米、宽61米的跑道着陆。X-37B在轨飞行时可从事情报收集、发射小卫星、测试太空设备等工作。