“天空實驗室”計劃
在得知前蘇聯的“禮炮”1號空間站升空後，美國趕緊利用“阿波羅”計劃剩餘的土星運載火箭和載人飛船作為運輸係統以及積累的技術成果，將“土星”5號運載火箭的末級改裝成了美國第一個試驗性空間站“天空實驗室”。故此，“天空實驗室”又稱“阿波羅”應用計劃。
1973年5月15日，“天空實驗室”發射升空，開展試驗性空間站活動，該空間站重82噸，長36米，容積316米3。該計劃至1974年2月結束，耗資25億美元，共完成3次載人活動。先後有9名航天員每批3人在此空間站上工作了18、59、84天，進行了天文觀測、地球資源勘查、生物醫學和材料加工等270項試驗，突出顯示了人在空間長期生活和從事檢查、維修、排除故障和進行科研工作的能力。美國認為隻是利用"阿波羅"計劃的剩餘材料便研製出了空間站，在技術上沒有什麼難度，同時也沒有意識到空間站的潛在價值，加之美國認為研製兼具運載火箭和載人飛船性能的可重複使用的航天飛機更具潛力，至此美國轉向了航天飛機的研製。直至20世紀80年代才重新提出研製"自由"號永久性載人空間站。
航天飛機
航天飛機是可重複使用的航天器，用於進入地球軌道，在地球與軌道航天器之間運送人員和物資，是人類首次研製的可重複使用往返於天地之間的運輸係統。航天飛機還可用於在空間釋放與維修人造衛星和空間探測器、地球資源勘探和環境監測、空間加工和科學試驗、建造空間結構等方麵。航天飛機是一種具有重要民用與軍用價值的多用途航天器，它的出現是美國航天技術發展的一次飛躍。實現了航天運載器由一次使用向部分重複使用的過渡。
航天飛機由三部分組成，包括可重複使用100次的軌道器；一次性使用的外掛燃料箱；兩個可回收的重複使用20次的固體火箭助推器。美國共製造了6架航天飛機，分別是“企業”號、“哥倫比亞”號、“挑戰者”號、“發現”號、“阿特蘭蒂斯”號和“奮進”號。其中“挑戰者”號航天飛機在1986年1月28日的發射中爆炸，7名航天員全部遇難。
國際空間站
20世紀80年代初，為了迎接21世紀空間產業化和軍事化的挑戰，美國開始醞釀建造空間站。其主要目的是繼續保持美國空間領先地位，推進空間產業開發，並為未來建立永久性月球基地和進行載人行星探索做準備。1984年1月25日，美國總統裏根下令正式研製大型永久載人空間站，要求美國航宇局在10年內完成，耗資80億美元，並邀請加拿大、西歐及日本等盟國參加空間站的建設。1988年2月，美國政府依據對國內國際形勢的研究又頒發了新的空間政策，正式確定了擴大載人航天活動、實施月球和火星載人飛行長遠目標。最初通過的空間站設計方案采用動力塔式雙龍骨結構，由4個壓力艙、4個能源艙、2個後勤艙、移動式遙控服務中心和4個自由飛行平台及軌道轉移飛行器組成，電源係統由先進的太陽能發射鏡提供87千瓦的功率。經過若幹次改進，到1995年，國際空間站總重量為430噸，主桁架長88米，居住艙的容積為1200米3，4個太陽電池陣寬110米，能提供110千瓦的電源功率，其中用戶使用功率為46千瓦。其運行高度平均為397公裏。