哥倫比亞號太空梭災難發生於2003年2月1日，哥倫比亞號當時執行STS-107任務在德克薩斯與路易斯安納上空重返大氣層。該事故造成機上所有7名太空人遇難。哥倫比亞號的殘骸從達拉斯郊外一直散落到泰勒，部分殘骸落入路易斯安納。
太空梭外儲箱上的絕熱材料碎片在發射時因空氣動力脫落並擊中哥倫比亞號左翼前緣，損壞了重返時提供保護的太空梭隔熱系統，哥倫比亞號因此失事。哥倫比亞號在軌道上時，一些NASA工程師懷疑左翼已經受損，但是管理人員限制了進一步調查。
NASA原先的太空梭設計規範指出，外儲箱不應散落泡沫塑料或其它碎片；因此太空梭遭到碎片撞擊是需要於准許發射前解決的安全問題。工程師發現泡沫塑料散落和碎片撞擊不可避免且無法解決，根據此類情況不是安全威脅或可接受風險的假定，發射通常獲得批准。大多數太空梭發射都有泡沫碎片撞擊和防熱瓦傷痕的記錄。STS-107前的STS-112任務中，外儲箱腳架斜坡上的泡沫塑料脫落並撞擊到了左固體推進器底部與外儲箱的連接環上，撞擊產生了3英寸寬、3英寸深的凹痕。此次任務後，NASA分析了撞擊情況並假定外儲箱可安全飛行，泡沫塑料不會產生威脅到飛行安全的新問題。哥倫比亞號仍在軌道上時，該理由在任務管理團隊主席琳達·哈姆的要求下重新評估。哈姆和太空梭計劃經理羅恩·迪特莫爾都出席了2002年10月31日決定繼續太空梭發射的會議。
在STS-107重返階段，高溫氣體穿透損傷部位並摧毀了內部機翼結構，迅速導致太空梭在空中解體。乘員遺體和若干太空梭碎片在一次涉及德克薩斯、路易斯安納、阿肯色的地面搜索中找到。
STS-107任務是第113次太空梭發射，曾被推遲18次，其原定發射日期為2001年1月11日，實際發射日期為2003年1月16日。在2002年7月19日前的一個月前，太空梭因推進劑管線裂推遲發射。事故發生6個月後，哥倫比亞號事故調查委員會認為該推遲與此次災難無關。
事故調查委員會的建議書指出了若干技術和管理問題。同挑戰者號事故一樣，太空梭此後停飛兩年。國際太空站建造暫停，在STS-114前29個月內完全依靠俄羅斯聯邦太空總署補給，在STS-121前41個月內替換人員也完全依靠俄太空總署。在太空梭重飛後，主要操作變化包括徹底的入軌檢查，確認太空梭隔熱系統承受上升的能力，並準備好指定的救援任務，以防發現無法彌補的損壞。此後，除了2009年NASA透過STS-125升空任務修復位於高海拔低傾角軌道的哈勃太空望遠鏡之外，太空梭只前往國際太空站，以便在太空人必要時就近作為避難所。