شاتل فضایی انترپرایز در دوازدهم آگوست ۱۹۷۷ برای نخستین بار به صورت آزاد پرواز کرد. پیش از این، این فضاپیما به طور معمول با پشتیبانی یک هواپیمای حامل متعلق به ناسا به نام حامل شاتل (SCA) پرواز می‌کرد.
انترپرایز در ادامه چهار پرواز آزاد دیگر را نیز به انجام رساند که در آن‌ها فضاپیما از حامل جدا شده و تحت کنترل فضانوردان فرود آمد. این پرواز‌های آزمایشی ویژگی‌های طراحی مدارگرد و قابلیت پرواز شاتل را تأیید کردند و تحت چندین پیکر‌بندی آیرودینامیکی و وزنی مختلف اجرا شدند.
سه پرواز اول با دمی که در انت‌های بدنه عقب انترپرایز نصب شده بود انجام گرفت؛ این دم باعث کاهش کشش و آشفتگی در زمان جفت شدن با حامل ش می‌شد. در دو پرواز پایانی دم برداشته شد و موتور‌های مهم ماکت بر روی شاتل نصب گردیدند. در پنجمین و آخرین پرواز، مشکلات نوسانی ناشی از عملکرد خلبان آشکار شد که باید پیش از اولین پرتاب مداری برطرف می‌شدند.
بر پایه انترپرایز، نخستین نمونه عملیاتی شاتل‌ها یعنی شاتل فضایی کلمبیا ساخته شد. طراحی این شاتل با کلمبیا متفاوت بود و بدنه عقب آن رابطی برای نصب غلاف خارجی نداشت. تعداد زیادی از زیرسیستم‌ها نیز در انترپرایز نصب نشده بودند. از سلول‌های سوختی برای تأمین نیروی الک‌تریکی شاتل بهره گرفته می‌شد، اما این انرژی برای پرواز‌های فضایی کافی نبود.
انترپرایز تنها برای اهداف آزمایشی مورد استفاده قرار گرفت و پیش از پرواز شاتل‌های دیگر در آزمایش‌های متعددی شرکت کرد. در نهایت این شاتل به موزه دریا، هوا و فضای این‌ترپید منتقل شد و برای نمایش عمومی قرار گرفت.
