在美國太空梭服役期間，美國NASA特別改造兩架波音747變成「太空梭運輸機」(Shuttle Carrier Aircraft, SCA)，主要任務是負責將太空梭從降落場運回至太空中心發射場。
太空梭是一種垂直起飛、水平降落的載人太空飛行器，它是以火箭為動力發射到太空，能在軌道上運行，往返於地球表面和近地軌道之間，可重複使用的太空飛行器。完整的太空梭在發射台上，包括軌道器、外儲箱和固體助推器三部分。在起飛階段，太空梭尾部的三台主發動機點火，使用來自外儲箱的燃料；當太空梭結束任務返回地球時，在大氣層內以無動力滑翔的方式進行著陸。
太空梭載運輸機身上安裝了可與軌道器相連的支架，運載太空梭的飛行過程中，機身上的軌道器會產生尾流與渦流，嚴重影響747垂直尾翼的效能，因此在平尾兩側加裝了兩塊端板，確保充足的航向穩定性。另外，飛機的結構也進行了加強。
美國太空梭在2011年退役後，透過波音747背著太空梭飛行的有趣景象，只能透過影片來回味。其中一架太空梭運輸機NASA 905於2012年完全除役，更改內裝後放置在休士頓太空中心，從2015年開始開放參觀。
