Melansir informasi dari laman spaceflight.nasa.gov, komponen-komponen pesawat ulang-alik terdiri atas 4 bagian utama yaitu: pesawat Orbiter, mesin utama, tangki eksternal, dan roket pendorong berbahan bakar padat (Solid Rocket Boosters).
Orbiter adalah pesawat tempat para astronaut berada ketika lepas landas (lift off) dan mendarat kembali di bumi setelah menyelesaikan sebuah misi. Pesawat orbiter kira-kira berukuran sebesar pesawat komersial DC-9 dan mampu membawa kargo seberat 65,000 pound (sekitar 29 ton) ke luar angkasa.
Dengan konstruksi utama alumunium, badan pesawat orbiter dilapisi keramik khusus tahan panas sebagai isolator panas ketika pesawat masuk kembali ke dalam atmosfer bumi setelah menyelesaikan misi. Setiap pesawat orbiter didesain untuk menjalankan sekitar 100 misi luar angkasa.
Mesin utama (main engine), tiga buah mesin utama terletak di bagian belakang pesawat orbiter. Mesin utama menggunakan campuran bahan bakar oksigen cair dan hidrogen cair yang disuplai oleh tangki eksternal. Setiap mesin utama mampu memberikan gaya dorong hingga sebesar 375,000 pound (sekitar 170 ton). Mesin utama beroperasi sekitar 8.5 menit pada setiap peluncuran.
Tangki eksternal (External Tank), memiliki dimensi panjang sekitar 154 kaki ( sekitar 47m) dan memiliki berat 1,667,677 pound (sekitar 760 ton) ketika terisi penuh bahan bakar yang terdiri atas ratusan ribu galon oksigen cair dan hidrogen cair. Tangki eksternal akan dilepas di udara setelah bahan bakar habis. komponen ini merupakan satu-satunya komponen utama dari pesawat ulang-alik yang tidak dapat digunakan kembali setelah peluncuran.
Roket pendorong berbahan bakar padat (Solid Rocket Boosters). Roket ini adalah roket dengan kekuatan dorong yang sangat besar untuk mengangkat dan melesatkan pesawat ke angkasa. Setiap roket memiliki dimensi panjang 116 kaki (35m) dan berisi lebih dari 1 juta pound (sekitar 453 ton) bahan bakar padat, berupa campuran serbuk Atomized aluminum dengan bahan-bahan kimiawi lainnya yang akan memberikan gaya dorong pada saat lepas landas sebesar 2.65 juta pound (sekitar 1,200 ton).
Roket ini akan beroperasi sampai seluruh bahan bakarnya habis terbakar, kira-kira selama 2 menit dari sejak saat lift off dan setelah habis akan dilepaskan untuk kemudian jatuh di laut dan akan digunakan kembali untuk misi yang akan datang.