Centralt for hele rumfærgesystemet er orbiteren eller selve rumfærgen. Selve rumfærgen er 37,24 meter lang, 17,27 meter høj og med et vingefang på 23,79 meter. den vejer ved opsendelsen 99 tons, og kan medføre op til 7 astronauter og 24 tons last – det sidste afhængig hvilken bane, den opsendes til.
Rumfærgen er udrustet med 3 store hovedmotorer, der bruges under opsendelsen og bruger flydende brint og flydende ilt som brændstof. Disse hovedmotorer var de første genbrugelige raketmotorer, som blev brugt ved en opsendelse til bane om Jorden. derudover er rumfærgen udrustet med en række mindre raketmotorer, der bruges til mindre manøvre i bane om Jorden. disse mindre motorer drives af hydrazin og tetrakvælstof. de bruges også ved tilbagevenden til jordoverfladen.
Rumfærgen var dækket af fastlimede kakler, der fungerede som et genbrugs-varmeskjold. det var også første gang, at der blev udviklet et genbrugs-varmeskjold til brug ved nedstigning gennem atmosfæren fra at være i bane om Jorden.
Rumfærgen er udrustet med et stort lastrum – 18,3 meter langt og 4,6 meter i diameter – mere end 300 kubikmeter. Med en lastevne på mindre end 24 tons kunne man måske havde valgt 30 kubikmeter, som mere passende. grunden til det store lastrum var, at man forestillede sig at sende en centaur-raket op fra rumfærgens lastrum. Centaur-raketten var drevet at flydende ilt og flydende brint og flydende brint har en meget lav vægtfylde. Efter Challengers forlis 1986 blev det anset for for farligt at anbringe en tank med flydende brint i rumfærgens lastrum. lastrummet var også beregnet til at hente satellitter eller andet udstyr ned fra satellitbane. Det var det eneste operationelle system med en sådan kapacitet – i hvert fald hvis man tænker på større laster.
oprindeligt var det tanken at bruge rumfærgen til ar reparere satellitter. det gjorde rumfærgen også ved flere lejligheder; men bortset fra reparation af Hubble-rumteleskopet kom det ikke til at spille den store rolle. Rumfæregn reparerede dog enkelte andre satellitter.