Un avió espacial és una aeronau dissenyada per volar a altituds extremes a l'espai i tornar a la Terra. Combina algunes de les característiques d'una aeronau i parts d'un vehicle espacial.[1] Típicament, pren la forma d'una nau espacial equipada amb ales, encara que s'han dissenyat lifting bodies (cossos portants). La propulsió per arribar a l'espai pot ser basada purament en coets o pot utilitzar l'ajuda de motors d'aspiració atmosfèrica.[2]
Fins ara, només els avions coet han tingut èxit en arribar a l'espai, encara que alguns s'han transportat fins a una alçada de diverses desenes de milers de peus per aeronaus convencionals abans de l'alliberament.[2]