宇宙飞船指的是位于火箭顶端的载人航天器，一般不可重复使用；航天飞机是可重复使用的大型载人航天器，与飞船最大的不同在于其飞机形状的机体。
一般而言，“宇宙飞船”是指位于火箭顶端，利用火箭推力进入轨道，返回时利用降落伞等降落在空旷地带或海上的载人航天器。它的特点是：价格相对低廉，一般不可重复使用。实际发射时，飞船和火箭构成一个整体，在飞船的顶端还装有逃逸塔（实际上是一支小火箭），在火箭出现问题时自动点火，牵引飞船迅速飞离到安全区域。任务完毕后，飞船只有返回舱能够承受住再入大气层的高温，利用降落伞和缓冲火箭降落回地面；其余的部分留在轨道上成为太空垃圾，等待有朝一日坠落焚毁。
由于飞船是一次性使用的，又因为飞船拥有逃逸塔等多种逃生手段，因此现阶段飞船的可靠性还是相当高的。历史上著名的飞船有苏联的“东方”号（单人，太空交会）、“上升”号（双人或三人，太空行走）、“联盟”号（三人，与空间站或“阿波罗”号对接）；美国的“水星”号（单人）、“双子座”号（双人，太空行走和交会对接）、“阿波罗”号（三人，登月或与空间站对接）等。中国的“神舟”号飞船于2003年完成载人首飞，2006年完成双人多天飞行，2008年载三人太空行走，2011年与空间实验室无人对接，目前已经定型，从头到尾主要分为轨道舱（对接和气闸舱）、返回舱和推进舱，与现阶段俄罗斯的“联盟TMA”飞船相似，但功能更强。美国的“阿波罗”飞船则是分为登月舱、指令舱和服务舱，指令舱相当于返回舱。目前美国正在研制“猎户座”飞船，预计将用它实现载人登陆小行星和火星。
航天飞机（也称太空梭，space shuttle）则是可重复使用的大型载人航天器，与飞船最大的不同在于其飞机形状的机体。航天飞机在发射时利用火箭推力从发射台垂直升空，着陆时则像普通飞机一样水平降落在机场跑道上。与飞船相比，航天飞机的优点和缺点同样显著：航天飞机一次升空可载七名宇航员和大量物资，还可携带大型整件物品（如空间站舱段和哈勃望远镜），在建设国际空间站时成为主力；航天飞机可捕捉在轨卫星进行现场维修，甚至能将卫星带回地球修理；航天飞机的起飞和着陆过程较为舒适，使得专业科研人员只经过少量航天训练就可进入太空。然而，由于重复使用，航天飞机的机体渐渐老化，增大了故障发生的几率；航天飞机没有可靠的逃生手段，一旦出问题就会造成重大灾难；美国航天飞机发射时必须载人，用它来发射卫星显得代价高昂。终于，美国的所有航天飞机在2011年悉数退役，航天飞机时代结束了。
美国一共制造了六架航天飞机：“企业”号、“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号、“亚特兰蒂斯”号和“奋进”号。“企业”号是验证机，其余几架都经历过太空飞行，其中“挑战者”号和“哥伦比亚”号分别在1986年和2003年发生事故损毁。除美国以外，苏联也制造过多架航天飞机，其中唯一成型的“暴风雪”号在1988年进行过无人太空飞行。美国的航天飞机分为轨道器、固体助推火箭和燃料箱三部分，轨道器也就是机体本身；助推火箭并联在机体两侧，可重复利用数次，也是最危险最不可控的部分；同样并联的燃料箱则是一次性的。苏联的“暴风雪”号则是并联在“能源”号火箭上，具备无人飞行能力，可惜仅发射过一次。
此外，空间站的发展催生了专门用于货运的飞船。典型的货运飞船只能将货物送上空间站，由宇航员卸下货物并装上空间站的垃圾，待飞船再入大气层时烧毁。最早的货运飞船是俄罗斯的“进步”号，之后欧空局和日本分别研发了ATV和HTV，最近更有SpaceX公司的“龙”式飞船发射升空，并与空间站对接。与大多数货运飞船不同，“龙”飞船有运送货物回地球的能力，今后有望进一步改进为载人飞船。中国也将利用“天宫”系列空间实验室发展货运飞船，并将在“天宫三号”升空后进行首次试验。
最后，还有将人或货物从一个空间站运往另一个空间站的运载工具——轨道转移飞行器（空间渡船）。苏联“联盟T-15”号飞船是史上第一艘也是迄今为止唯一一艘空间渡船。随着多空间站时代的到来，专用的空间渡船可能很快就将问世。
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