Bland flottan av National Aeronautics and Space Administration, eller NASA, rymdfarkoster, är Atlantis rymdfärja bara en av tre återstående orbiters som fortfarande används. Tillsammans med rymdfärjan Endeavour och rymdfärjan Discovery är rymdfärjan Atlantis ett flygplan som kan göra resor ut i rymden, och den har gjort flera resor till den internationella rymdstationen samt till rymdteleskopet Hubble. Den har också gjort sju resor till den tidigare ryska rymdstationen Mir.
Bygget av rymdfärjan Atlantis påbörjades 1980 efter att ett kontrakt tilldelats Rockwell International 1979. Den stod färdig 1984 och var klar för uppskjutning i slutet av 1985. Sedan den stod färdig har rymdfärjan Atlantis slutfört över 30 uppdrag och har varit värd. till nästan 200 besättningar, och över 150 individer har varit på Atlantis-flyg. Atlantisfärjan är uppkallad efter RV Atlantis, ett tvåmastat segelfartyg som fungerade som ett forskningsfartyg mellan 1930 och 1966. Rymdfärjan Atlantis skulle avsluta sin tjänst i maj 2010.
Liksom andra rymdfärjor i NASA-flottan lyfter rymdfärjan Atlantis vertikalt från en uppskjutningsplattform. Rymdfärjans orbiter är kopplad till en bränslenyttolast och raketer, som driver orbitern ut i rymden. Rymdfärjan går åter in i jordens atmosfär och fungerar som ett glidflygplan, som backar ner till jordytan för landning. När rymdfärjan befinner sig i rymden kan den utföra många aktiviteter som är nödvändiga för att hålla NASAs rymdprogram igång; Astronauter har gjort reparationer på rymdteleskopet Hubble, levererat varor och utrustning till den internationella rymdstationen och utplacerat planetariska sonder från Atlantis under hela dess tjänstgöringstid som en aktiv rymdfärja.
När Atlantis är på jorden är det trycksatt på en annan nivå än i rymden; under rymdfärd expanderar Atlantis-skytteln på grund av olika krafter och tryck som utövas på fartyget. Vid ett tillfälle i flyghistorien fastnade en liten vred mellan ett fönster och instrumentbrädan i skytteln. När skytteln landade upptäcktes ratten, men eftersom skytteln hade dragit ihop sig när den nådde jorden kunde ratten inte tas bort. Skytteln var tvungen att trycksättas på konstgjord väg så att knoppen kunde frysas och sedan tas bort, vilket gjorde minimal skada på skyttelns struktur. Detta förhindrade en lång försening av Atlantis flygschema.