Несколько первых испытательных полетов проводились на шаттле «Энтерпрайз», который стартовал с борта самолета. Экипаж совершал полет и последующую посадку, которые должны были имитировать возвращение из космоса. В процессе всевозможных испытаний были произведены некоторые усовершенствования шаттла, который был доведен до необходимого технического состояния к 1981 году. Все технические усовершенствования были использованы при строительстве другого шаттла «Колумбия», ставшего первым отправившимся в открытый космос.

В планах НАСА было переоборудование челнока «Энтерпрайз» для полетов в космос, однако высокая стоимость усовершенствований стала причиной отказа от такого замысла. По этой причине именно «Колумбия» стала первым запущенным в космос кораблем.

Вообще в самом начале конструирования разработчики столкнулись с множеством непредвиденных проблем: шаттлы должны были выдерживать гораздо большие нагрузки, чем их предшественник – ракета «Сатурн-5». Во время строительства несколько раз разрушались двигатели. Немало хлопот доставила и теплозащита, которая оказалась слабее, чем предполагалось, к тому же нередко она была неверно прикреплена к фюзеляжу корабля.