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為了進行軌道器的姿態控制和交會、入軌控制，軌道器的尾端兩側還裝有24臺反作用控制發動機，可重複啟動50 000次，同樣的發動機在飛行艙前面的機頭還有14臺。在機頭和機尾還裝有6臺微調發動機，可進行50萬次的啟動。這些發動機合起來稱為反作用控制系統，推進劑由軌道器攜帶。這些發動機透過複雜的控制系統控制其點火時間，可以調整軌道器的姿態。
應該注意，軌道器只提供了在軌飛行期間的推進劑，並沒有提供發射時主發動機所需的推進劑。考慮軌道器進入軌道需要燃燒大量的推進劑，而要把這些推進劑都貯存在軌道器內是很不合適的，於是設計人員在軌道器之外設計了一個專門攜帶推進劑的外貯箱。
外貯箱有兩個貯箱組成，上端的貯箱內部裝有液氧，下端的貯箱裝有液氫。中間由一個連線艙連線。雖然看上去液氫貯箱的體積比液氧的大很多，但是因為液氧比液氫重16倍，所以裝滿推進劑後，液氫的重量只是液氧的1/6。在與軌道器連線時，液氧和液氫各透過一根管子從貯箱底端流入軌道器。當主發動機開始工作時，透過這兩根管子流入發動機的液體可以很輕鬆的在25秒鐘之內，就把一箇中等大小的游泳池灌滿。
由於液氧和液氫的沸點約為零下一兩百攝氏度，因此很容易就會汽化。為了使汽化的程度儘量減小，在外貯箱的外表面覆蓋了一層薄薄的異氫尿酸泡沫。這種材料令外貯箱的表面呈橘紅色。
在最初的飛行中，外貯箱被塗成了與白色，這樣做完全是為了美觀，但從使用上毫無用處，因此後來不再使用這一做法。
有了外貯箱的太空梭重量加大，特別是灌滿了推進劑後，如果只用軌道器上的主發動機，根本不能使它們離開地球表面。於是外貯箱的兩側又連線了兩個固體火箭助推器。
這兩個固體助推器是在大力神IIIC運載火箭助推器的基礎上研製的，高度米。為了降低研製成本，助推器採用了分段結構，推進劑分別裝入四段。最上端整流罩內裝有推進劑點火裝置、電子裝置、應急自毀裝置和減速傘。最下端是可調節方向的噴口，偏轉角度°。
之所以採用這種分段結構，最大的好處在於推進劑的灌裝。固體推進劑在灌裝前呈橡皮膏似的粘稠液體，灌入助推器後，要經過幾天的乾燥才能形成固態。整個灌裝和乾燥的過程要絕對保證推進劑的攪拌均勻，否則會影響發動機效率。比較之下，灌四個小段當然比灌一個長段要容易的多。
助推器各段之間的連線也是極其講究的，要嚴格保證推進劑的密封性，防止高溫燃氣洩漏。雖然NASA的設計人員很早就注意到了這個問題，但還是在1986年挑戰者號太空梭的發射中付出了血的代價。
挑戰者號與助推器的密封
1986年1月28日挑戰者號從肯尼迪航天中心發射執行第10次太空飛行任務，升空約60秒後，右側固體火箭助推器的連線處開始發生洩漏，從介面處可以看見一團火光。火光橫穿出去，不斷的燒灼外貯箱，外貯箱很快被燒壞，這時助推器與貯箱的下部連線處出現故障，助推器劇烈撞擊外貯箱，幾乎與此同時，大量推進劑洩漏發生爆炸，瞬間火光包圍了挑戰者號，將其撕成碎片。
在此之前美國的太空梭已經安全的進行了24太空飛行。任何一個美國人都不會覺得太空飛行還有什麼危險，因為在1967年阿波羅飛船進行地面演練發生火災，造成3名航天員窒息死亡的事故之後，美國幾乎沒有過什麼重大的航天事故，而即使那次也是在地面上發生的事故。可誰也沒想到這次飛行給了美國人當頭一棒。
事後對事故原因的調查表明，這次事故完全是由於助推器段間的O形密封圈由於溫度過低，彈性變壞，沒有達到密封效果造成的。其實O形密封圈的問題早在方案評審時，就有人對其提出過質疑，而且在1977年的一次試驗中曾發生過連線處微小脫開，高溫氣體外洩的事故。但NASA為了爭取時間、節約資金並沒有對這些問題給予必要的重視。
哥倫比亞號第二次飛行時，在回收的助推器中發現尾部介面處的O形密封圈已被嚴重燒蝕，進一步說明了連線處的問題。接下來的幾次試驗也表明助推器接合處確實存在嚴重的問題，這種情況之下，助推器的生產商錫奧克爾公司開始對介面進行重新設計。可同樣因為經費和時間的問題，NASA對此問題一直不能痛下決心。當時估計，如果全部修改接合部，要花費億美元，並且所有太空梭要停飛1年。所以接合部的修改工作進行的非常
