Перед полетом «Союз-Аполлон» Соединенные Штаты обозначили свой существенный переход к околоземным орбитальным полетам запуском экспериментальной космической станции «Скайлэб» в 1973 году. Запущенный на орбиту ракетой «Сатурн-5», которая осталась от программы «Аполлон», «Скайлэб» стал весьма успешной орбитальной рабочей станцией. Концепция «Скайлэба» несла на себе отпечаток идей фон Брауна и других сотрудников НАСА, которые отстаивали идею постоянного присутствия человека в космосе. Команды, каждая из которых включала троих астронавтов, работали на станции «Скайлэб» в течение трех полетов. Созданная по образу третьей ступени ракеты «Сатурн-5», орбитальная космическая станция «Скайлэб» щедро предоставляла 370 кубометров обитаемого пространства. Экипажи проводили различные эксперименты, используя сложное оборудование для сбора огромного количества информации, что стало основой астрономических наблюдений и изучения погодных систем Земли. Будучи подготовкой к длительному космическому полету, «Скайлэб» был, тем не менее, временной мерой, не более чем экспериментальным предвестником будущей постоянно действующей космической станции. Он был покинут в 1974 году и затем нашел свой конец в верхних слоях атмосферы в июле 1979 года после схода с основной орбиты. Фрагменты «Скайлэба» упали, не причинив вреда, на территорию Австралии и в Индийский океан.
В то же самое время Соединенные Штаты занимались разработкой шаттла — космического корабля многоразового использования. Запуск первого шаттла «Колумбия» в апреле 1981 года обозначил начало этой программы. Этот космический корабль был спроектирован как рентабельная альтернатива дорогостоящим ракетам-носителям прошлого. После развертывания этой программы космический шаттл стал обычным носителем для доставки на спутник и возвращения, для научных исследований и тренировки астронавтов, которые набирались теперь на основе значительно более широкого учета их научных и инженерных специальностей по сравнению с более узким опытом летчиков-испытателей. Один из самых трагических шагов назад в программе космических шаттлов случился в 1986 году, когда произошла поломка, приведшая к взрыву на «Челленджере» спустя 73 секунды после старта, который унес жизни всего экипажа. В феврале 2003 года еще один шаттл — «Колумбия» — был также потерян вместе с семью астронавтами на борту. Но космический челнок достиг и больших побед. В 1990 году космический шаттл «Дискавери» вывел на орбиту космический телескоп «Хаббл». Тогда астронавты космического «Шаттла» смонтировали и обслуживали огромный телескоп, летавший над атмосферой Земли и обеспечивающий наблюдение восхитительных подробностей структуры Вселенной. Несмотря на замечательное долгожительство, космический «Шаттл» имел много противников, которые доказывали, что космический корабль многоразового использования не оправдал обещаний о быстрой подготовке к повторным полетам и сокращении стоимости доставки материалов на орбиту. Некоторые критики НАСА утверждали, что Соединенные Штаты сделали ошибку, положившись на космический шаттл для запуска многих национальных военных, гражданских и разведывательных спутников. Это было сделано при отсутствии какой-либо продуманной национальной космической политики, когда и военные и гражданские космические программы смешались в одном космическом корабле.