우주왕복선 임무번호는 미국 항공우주국(NASA)이 운용한 우주왕복선 프로그램(Space Transportation System, STS)의 각 비행 임무를 식별하기 위해 부여된 고유 명칭이다. 초기에는 발사 순서에 따라 STS-1부터 STS-9까지 단순한 숫자를 부여하는 방식을 사용했다. 그러나 NASA는 우주왕복선의 비행 빈도가 높아지고 발사 장소가 다양해질 것에 대비하여 1984년부터 임무 정보를 암호화한 새로운 명명 체계를 도입했다.

1984년 STS-41-B 임무부터 적용된 이 체계는 'STS-XY-Z' 형식의 세 자리 코드로 구성되었다. 첫 번째 숫자인 'X'는 해당 임무가 승인된 연방 정부의 회계연도(Fiscal Year) 마지막 숫자를 의미했다. 예를 들어 '4'는 1984 회계연도, '5'는 1985 회계연도에 기획된 임무임을 나타냈다. 이는 예산 집행과 행정적 관리를 용이하게 하기 위한 조치였다.

두 번째 숫자인 'Y'는 발사 지점을 나타내는 코드였다. 숫자 '1'은 플로리다주의 케네디 우주 센터(KSC)를 의미했고, '2'는 캘리포니아주의 반덴버그 공군 기지를 의미했다. 당시 NASA는 서부 해안에서도 우주왕복선을 발사할 계획을 세우고 있었으나, 1986년 챌린저호 참사 이후 반덴버그 발사 계획이 전면 취소되면서 실제 운용 중 숫자 '2'가 사용된 사례는 발생하지 않았다.

세 번째 자리인 'Z'는 해당 회계연도 내에서 계획된 발사 순서를 알파벳 순서대로 표기한 것이다. 예를 들어 'A'는 해당 연도의 첫 번째 임무, 'B'는 두 번째 임무를 의미했다. 따라서 STS-41-B는 1984 회계연도에 케네디 우주 센터에서 발사하기로 계획된 두 번째 임무라는 뜻이 된다. 이러한 복잡한 체계는 챌린저호 사고(STS-51-L) 직후 명명법이 너무 난해하다는 지적을 받으며 폐지되었다.

1988년 우주왕복선 운항이 재개되면서 NASA는 다시 STS-26부터 시작하는 단순 순차 번호 체계로 돌아갔다. 다만, 이때부터 부여된 번호는 실제 발사 순서와 반드시 일치하지는 않았다. 특정 임무가 기술적 문제나 기상 악화로 연기되는 동안 준비가 끝난 다른 임무가 먼저 발사되는 경우가 많았기 때문이다. 이 체계는 2011년 마지막 임무인 STS-135까지 유지되며 우주왕복선 프로그램의 역사를 기록하는 표준으로 사용되었다.