Uzay uçuşu, insan tarafından yapılan bir şeyin (uzay aracı) uzaya uçmasıdır. Bir uzay uçuşu, içinde insan olsun ya da olmasın gerçekleşebilir. Rus Soyuz programı, ABD Uzay Mekiği ve Uluslararası Uzay İstasyonu uzay uçuşu için insanlı (insanlı) görevlere örnektir. Uzay sondaları ve uydular (Dünya'nın yörüngesinde dolanan) insansız (insansız) uzay uçuşlarına örnektir. Bunlar ya radyo kontrolü ile çalışırlar ya da tamamen bağımsızdırlar.
Uzay uçuşu, Dünya'nın uydusuna yapılan insanlı görevler veya güneş sistemindeki diğer gezegenlere yapılan insansız görevler gibi uzay araştırmaları için kullanılır. Uzay uçuşları turizm ve uydu telekomünikasyonu için de kullanılabilir. Bir uzay uçuşu, Dünya'nın atmosferinden çıkmak ve Dünya'nın yörüngesine oturmak için yeterli enerjiyi sağlayan bir roket fırlatılmasıyla başlar. Roket uzaya çıktıktan sonra, roketin faaliyetleri Dünya'daki bilim insanları tarafından izlenir ve incelenir. Bazı roketler uzayda sonsuza kadar kalabilir, bazıları ise Dünya atmosferine tekrar girdiklerinde parçalanırlar. Birkaçı da başka gezegenlere iner ya da düşer.
Bir Alman V-2 füzesi 3 Ekim 1942'de Kármán hattını (Dünya'dan 100 km veya 62 mil yukarıda) geçti. Bu ilk uzay uçuşuydu. Dünya'nın ilk yapay uydusu 4 Ekim 1957'de Rus Sputnik 1'di.
