Pogonske rakete odbacuju se dvije minute nakon lansiranja na visini od otprilike 45,7 km, te potom otvaraju padobrane i spuštaju se u ocean radi procedure povratka u svemirski centar Kennedy.
Nakon izgaranja pjene za vrijeme povratka u atmosferu, zagrijavanje uzrokuje povećanje pritiska u preostalom tekućem kisiku i vodiku do eksplozije tanka, što garantira male dimenzije ostataka koji padaju na Zemlju.
Dvije letjelice izgubljene su u nesrećama: Challenger je eksplodirao nakon polijetanja 1986., dok se Columbia disintegrirala pri povratku u atmosferu 2003., u oba slučaja sa sedam poginulih astronauta.
Na letu STS-91 prvi je puta korišten "super laki vanjski tank", izrađen od legure aluminij-litij 2195, koji teži 3,4 tone manje u odnosu na prethodnu verziju laganih tankova.
Godine 2003., Space Shuttle Columbia raspao se prilikom povratka u atmosferu radi oštećenja toplinskih pločica za vrijeme lansiranja.
U tom slučaju letjelica je obavezana na lansiranje jer pogonske rakete nije moguće isključiti nakon paljenja.
