航空器和航天器都屬於飛行器，與二者並列的飛行器還包括火箭。火箭是一種靠火箭發動機噴射工質而產生反作用力推進飛行的飛行器。它自身攜帶全部推進劑，不依靠外部環境（如大氣）產生推力或升力，所以既可以在大氣層中飛行，也可以在大氣層外的太空中飛行。根據推進劑和工質的不同，火箭可分為化學火箭，它采用化學推進劑，如液氫和液氧、液氧和煤油等；電火箭，用電能加熱工質產生高速噴射流；核火箭，用核能加熱工質產生高速噴射流。按用途火箭可分成三大類：玩具火箭、探空火箭和運載火箭。
玩具火箭在中國古代就已有之。像兒童們喜愛的“地老鼠”、“躥天猴”屬於玩具火箭。探空火箭是將專門儀器設備發射到高空進行高空物理學、氣象學研究和新技術試驗的小型火箭。它可采用固體推進劑或液體推進劑，可以是單級，也可以是多級。許多國家研製探空火箭已形成完整的係列，小的可發射幾千米高，大的可發射到數千千米高。探空火箭是一次性使用。發射升空並達到最大高度後，裝儀器設備的頭錐部由降落傘回收。
運載火箭是將有效載荷發射到預定地點或軌道的大型火箭。有效載荷是爆炸物（彈頭）的運載火箭稱火箭彈（無製導）或導彈（有製導）。導彈的種類、型號極多。導彈可按多種特點分類。典型的一種分類方式是按發射點和目標點位置分類，包括地地導彈、潛地導彈、艦地導彈、岸艦導彈、艦艦導彈、地空導彈、艦空導彈、空空導彈。
如果火箭的有效載荷是人造衛星等航天器，則稱航天運載火箭或簡稱運載火箭。目前，美國、俄羅斯、歐洲、中國等都已研製並形成了從低軌道到高軌道，從小載荷到大型載荷的航天運載火箭係列。已經研製成功的運載火箭最大者能將120噸的航天器發射到近地軌道，能將48.8噸有效載荷送往月球。
航天飛機的誕生
20世紀80年代初期投入使用的航天飛機，是現代衛星和載人飛船技術、運載火箭技術、航空技術綜合發展的產物，這種飛行器的設想由來已久。早在20世紀初就有人提出過用火箭發動機做動力裝置的飛機。第二次世界大戰前夕，由於軍事上的需要，法西斯德國曾將這一設想付諸實施，並於1941年研製成了ME-163型火箭飛機，時速可達1000千米。
第二次世界大戰後，設計和研製可重複使用的火箭飛機的活動十分活躍，各國科學家和工程技術人員為了把火箭技術和航空技術結合起來，不僅進行了各種技術途徑的探索和研究，而且還做了大量的設計和研製實驗。美國貝爾公司設計的X-15型火箭飛機曾進行過近200次的飛行試驗，最大時速達到7300千米，最大高度為106千米，遠遠超出了大氣層的範圍。這些研究工作，對於探索可重複使用的空間運輸係統的技術途徑，都做出了有益的貢獻，甚至可以說，X-15型火箭飛機就是航天飛機的雛形。
20世紀60年代美國研製的“阿波羅”宇宙飛船等航天器所進行的載人太空飛行，以及軌道對接、宇航員艙外活動等一係列載人軌道飛行基本技術的掌握，為發展大型的載人空間運輸係統創造了條件，提供了雄厚的技術基礎。
耗資巨大的“阿波羅”登月計劃結束後，美國將大量的人力、物力、財力轉移到新型空間運輸係統的研製工作上來。1972年，美國總統尼克鬆批準了預計耗資55億美元的航天飛機研製計劃。
美國的航天飛機製造曆時10年，實際耗資100億美元。1981年4月12日上午7時，美國的第一架“哥倫比亞號”航天飛機在肯尼迪航天中心首次發射成功。航天飛機上載有兩名宇航員。
航天飛機是一個龐大、沉重和複雜的係統，它有與以往航天飛行器不同的特征。首先，航天飛機能像火箭一樣垂直發射；其次它能夠像普通航天器那樣在空中做機動和變更軌道的飛行；另外航天飛機能像普通飛機一樣在機場滑跑著陸，經過維護修理後可再次使用，重複使用次數可達100次以上。
由於航天飛機的發射階段和再次進入大氣階段速度低，過載較小，未經嚴格訓練的人也能上天活動。所以航天飛機被認為是航天技術新階段的標誌。美國宇航局甚至宣稱：運載火箭將逐步為航天飛機所取代。
航天飛機要比衛星大得多，複雜得多，要把這樣一個航天係統發射到環繞地球的軌道，在軌道上完成預定的任務，然後再安全返回地麵，這的確不是一件簡單的事情，它需要解決一係列的關鍵性技術問題，如速度和推力，精確的控製導引係統，適當的空氣動力外形和再入大氣層的有效防熱措施等。