挑战者号航天飞机（STS Challenger STA-099/OV-099）是美国国家航空航天局肯尼迪太空中心旗下的一架航天飞机。1983年开始用做轨道载具（Orbiter Vehicle），但在1986年时于任务中爆炸坠毁。
挑战者号航天飞机（STS Challenger，STS是太空运输系统Space Transportation System的缩写，是美国官方对于航天飞机这种设备的正式称呼）是美国航空太空总署（NASA）旗下正式使用的第二架航天飞机。开发初期原本是被作为高拟真结构测试体（high-fidelity Structural Test Article，因此初期机身代号为STA-099），但在挑战者号完成初期测试任务后，被改装成正式的轨道载具（Orbiter Vehicle，因此代号改为OV-099），并于1983年4月4日正式进行任务首航。然而很不幸，挑战者号在1986年1月28日当地时间早上11时38进行代号STS-51-L的第10次太空任务时，因为右侧固态火箭推进器（Solid Rocket Booster, SRB）上一个O形环失效，导致一连串连锁反应，在升空后73秒爆炸解体坠毁。当时机上的7名太空人，全在该次意外中丧生。
美国的航天飞机都是以早期的研究船名作为命名，因此挑战者号的命名由来也不例外，是承袭自1870年代航行于大西洋与太平洋上的英国海军研究船挑战者号（HMS Challenger），除此之外，“挑战者”这名字，也曾经被拿来命名阿波罗17号（Apollo 17）的登月模组。
挑战者号在1972年签约建造时，主要的功能并非实际担负往返地球与外太空之间的轨道运具功能，而是美国的航天飞机建造计划初期，用来测试机身结构安全性的高拟真结构测试体（编号STA-099），由洛克威尔（Rockwell）公司承造，在1978年2月4日送抵洛克希德（Lockheed）42号工厂，开始进行实际的结构测试。之所以需要这种测试，是因为航天飞机本身虽然是一种需要承受极大外力的飞行工具，但它同时也需要尽可能的减轻本身重量，因此几乎整架机身的每一部分，都负担了非常大的结构应力。但考量到当年的电脑技术有限，工程师们并没有把握仅靠软件模拟就能将航天飞机在受到机械负荷与热负荷情况下的表现计算到非常精准的程度。为了安全，唯一的解决方法就是用真的航天飞机进行测试分析，这也是挑战者号被制造出来的初衷。
STA-099在一个由256架油压千斤顶所组成的43吨重测试仪中，进行了为期11个月的测试与分析，这些千斤顶能在836个不同的部位上施加荷重。在电脑的控制下，能够逼真的模拟出航天飞机在发射、爬升、绕行轨道、重返大气层与降落时所受到的各种力量，其中，航天飞机主引擎启动时的庞大推力是由三具一百万磅（约450公吨）推力的液压汽缸来模拟。
在洛克威尔公司当初获得的那纸26亿美元合约中，该公司需负责制造一对静态测试体（也就是主推进器测试体MPTA-098与结构测试体STA-099），以及两架初期飞行测试载具（也就是OV-101与OV-102）。但在1978年达成的一项决议中，决定不以主要是用来作为迫近与降落测试（Approach and Landing Test，ALT）用途的企业号航天飞机改装成可以实际使用的的轨道载具，使得真正可以执行任务的轨道载具剩下了哥伦比亚号而已。因此在1979年1月29日时，NASA与洛克威尔补签了一张合约，将挑战者号（当时编号STA-099）从测试载具的状态改装成真的可以执行太空任务的轨道载具OV-099。
STA-099在1979年11月7日被送回洛克威尔，改装工程也从那时开始。虽然比较起企业号，要将挑战者号由测试用途改装成任务用途的工程规模比较单纯，但挑战者号依然躲不掉整架被拆解开来再重新组装的命运。这主要是因为，原本的挑战者号上装置的是一个模拟用的乘客舱，因此工程师得将整个航天飞机的前半段机身拆开，才有办法取出模拟舱，放入真正有功能的乘客舱模组。除此之外，挑战者号的机翼部分也经过相当程度的改良与强化，这些参考数据全来自它先前所进行的那些实机测试。最后，在驾驶舱中加装上两具抬头显示器（HUD）之后，挑战者号的改装工程遂告一段落，整架航天飞机的空重为155,400磅（70,552公斤），加上主引擎后重175,111磅（79,500公斤），较哥伦比亚号约轻了2,889磅（1311公斤）。
在实际服役过程中，挑战者号与另一艘航天飞机发现号曾经在肯尼迪太空中心被改装，以便能够在筹载舱里面载送半人马上节火箭（Centaur Upper Stage）。配合这点航天飞机的筹载舱里需装设额外管线、通风管与可以监控上节火箭运作的飞行平台，以配合半人马火箭的低温（L02/LH2）推进燃料（大部分的惯性上节火箭（IUS）都是使用固态推进燃料）。不过NASA不曾实际进行用航天飞机载运半人马火箭的任务。而自从挑战者号爆炸坠毁后，NASA决定中止这种危险尝试；毕竟，在筹载舱里放了一具装满高爆燃料的火箭，风险实在太大。
2022年11月10日，在佛罗里达州太空海岸水下发现来自挑战者号航天飞机的残骸。
2006年1月28日美国东岸时间早上十时，美国佛罗里达州肯尼迪航太中心举行活动纪念三次美国航天灾难，并向罹难的7名太空人致敬。三次美国航天灾难均集中在1月27日（阿波罗1号）、1月28日（挑战者号）及2月1日（哥伦比亚号）。
在挑战者灾难中，七位太空人分别为机师麦克·史密斯（Mike Smith）、机长史高比（Dick Scobee）、专家麦克奈尔（Ron McNair）、专家鬼冢承次（Ellison Onizuka）、教师麦考莉芙（Christa McAuliffe）、专家贾维士（Greg Jarvis）、专家莱斯尼克（Judith Resnik）。
