O ônibus espacial ^{(português brasileiro)} ou vaivém espacial ^{(português europeu)} (em inglês: Space Shuttle) foi um sofisticado veículo parcialmente reutilizável usado pela NASA como veículo lançador de satélites, nave para suas missões tripuladas de reparos de aparelhos em órbita no espaço e reabastecimento da Estação Espacial Internacional. Ele tornou-se o sucessor da nave Apollo usada durante o Projeto Apollo. O ônibus espacial foi lançado pela primeira vez em 1981 e realizou sua última missão em 2011. Eles foram usados em um total de 135 missões desde 1981 até 2011, todos sendo lançados do Centro Espacial John F. Kennedy, na Flórida. Nas suas missões foram lançados inúmeros satélites, sondas interplanetárias, e o Telescópio espacial Hubble; também realizou experimentos científicos em órbita e participou da construção e manutenção da Estação Espacial Internacional. No tempo total, a frota de ônibus realizou 1 322 dias, 19 horas, 21 minutos e 23 segundos de missões espaciais.

O ônibus espacial era constituído por um orbitador (OV), um par de foguetes de combustível sólido (SRBs) recuperáveis e um tanque externo descartável (ET) contendo hidrogênio líquido e oxigênio líquido. O ônibus espacial era lançado verticalmente, como um foguete convencional, com os dois SRBs operando em paralelo com os três motores principais do OV, que eram alimentados a partir do ET. Os SRBs eram ejetados antes do veículo alcançar a órbita, caindo com paraquedas no Oceano Atlântico e depois sendo recuperados por barcos da Nasa para serem reaproveitados; poucos segundos depois, o ET também era ejetado. Na conclusão da missão, o orbitador reentrava na atmosfera da Terra podendo atingir 1 500 °C.

O primeiro orbitador, Enterprise, foi construído para testes de aproximação e aterrissagem e não tinha capacidade orbital. Quatro orbitadores totalmente operacionais foram inicialmente construídos: Columbia, Challenger, Discovery e Atlantis. Destes, Challenger e Columbia foram destruídos em acidentes de missões em 1986 e 2003, respectivamente, em que um total de catorze astronautas morreram. Um quinto orbitador operacional, Endeavour, foi construído em 1991 para substituir o Challenger. Os ônibus espaciais foram retirados de serviço após a conclusão de voo final do Atlantis em 21 de julho de 2011.

O veículo e o conjunto de foguetes até então usados no seu lançamento formavam, até há alguns anos, a mais potente máquina criada pelo ser humano, com mais de 7 000 000 de libras de potência no lançamento. Esta nova forma de viajar ao espaço foi uma tentativa dos Estados Unidos de transformar os voos espaciais em lançamentos rotineiros, de forma a serem economicamente mais viáveis. Quando o Columbia foi lançado, em 12 de abril de 1981, a previsão era que os primeiros modelos fariam até 100 voos e haveria uma média de 24 lançamentos por ano. Contudo, passados mais de 30 anos do primeiro lançamento foram realizados um total de 135 voos, tendo ocorrido dois grandes desastres com a morte das duas tripulações, e o recorde de lançamentos foi de apenas 9 em 1985.