Перегрузки на этапе выведения системы на орбиту составляют до 3g.

Приблизительно через две минуты (126 секунд) после подъёма, на высоте 45 км, боковые ускорители отделяются от системы.

Дальнейший подъём и разгон системы осуществляется маршевыми двигателями шаттла (SSME), питающимися из внешнего топливного бака.

Их работа прекращается по достижении кораблём скорости 7,8 км/с на высоте несколько более 105 км ещё до полной выработки топлива.

Через 30 секунд после отключения двигателей (примерно через 8,5 минут после старта) на высоте около 113 км производится отделение внешнего топливного бака.

На этом этапе скорость орбитального корабля ещё недостаточна для выхода на устойчивую низкую круговую орбиту (по сути, челнок выходит на баллистическую траекторию) и требуется дополнительный разгонный импульс до выведения на орбиту.

Этот импульс выдаётся через 90 секунд после отделения бака - в момент, когда челнок, продолжая движение по баллистической траектории, достигает её апогея.

Необходимый доразгон производится кратковременным включением двигателей системы орбитального маневрирования.

В некоторых полётах для этой цели использовалось два последовательных включения двигателей на разгон (один импульс увеличивал высоту апогея, другой формировал круговую орбиту).

Такое решение профиля полёта позволяет избежать выведения топливного бака на ту же орбиту, что и челнок.

Продолжая снижение по баллистической траектории, бак падает в заданную точку Индийского океана.

В случае, если импульс довыведения не удастся осуществить, челнок всё же может совершить одновитковый полёт по очень низкой орбите и вернуться на космодром.

На любом этапе выведения на орбиту предусмотрена возможность аварийного прекращения полёта с использованием соответствующих процедур.

Непосредственно после формирования низкой опорной орбиты (круговой орбиты с высотой порядка 250 км, хотя значение параметров орбиты зависело от конкретного полёта) производится сброс остатков топлива из системы маршевых двигателей SSME и вакуумирование их топливных магистралей.

Кораблю придаётся необходимая осевая ориентация.

Раскрываются створки грузового отсека, которые служат также и радиаторами системы терморегуляции корабля.

Системы корабля приводятся в конфигурацию орбитального полёта.

Посадка состоит из нескольких этапов.

Вначале производится выдача тормозного импульса на сход с орбиты - приблизительно за половину витка до места посадки.

При этом шаттл летит кормой вперёд в перевернутом положении.

Продолжительность работы двигателей орбитального маневрирования составляет около 3 минут.

Характеристическая скорость, отнимаемая от орбитальной скорости шаттла составляет 322 км/ч.

Такого торможения достаточно для того, чтобы перигей орбиты оказался в пределах атмосферы.