単段式宇宙輸送機
日本では2009年現在、宇宙航空研究開発機構 (JAXA) が宇宙開発を一元的に担っているが、その統合母体となった3機関では、それぞれSSTOの開発構想を持っていた。
まず航空宇宙技術研究所 (NAL) は、スペースプレーンの開発を掲げ、スクラムジェットエンジンの研究に取り組んできた。この研究はそのままJAXAにも引き継がれている。2009年現在は、前述した複数のエンジンを搭載しなければならない問題に対処するため、スクラムジェットエンジンとロケットエンジンの機能を単一のエンジンで持つ、複合サイクルエンジンを研究している。
宇宙開発事業団 (NASDA) は、ロケットエンジンで垂直離陸し、水平着陸するロケットプレーンと称する構想を発表したことがある。この機体は開発構想というよりロケット式SSTOの開発に必要な技術を整理するためのスタディーと呼ぶべきものであった。この結果、ロケット式SSTOであっても、当時の技術では機体構造の重量超過とエンジン性能の不足により衛星軌道に到達できないことが判明した。
機体の先頭を上に向けた姿勢でロケットエンジンを噴射し、後進するような格好で軟着陸する方法である。離陸時と同じ姿勢で着陸できるため機体構造が簡素化でき、重量の面で有利である。
この方法は、二段式ロケットにおいては実際に2015年にファルコン9の1段目ロケットで実用化されている。しかしSSTOと同様の速度や熱などに晒される2段目ロケットにおいては、2018年現在いまだ実用化には至っていない。
なお、月など、空気のない天体に着陸する唯一の方法であるため、アポロ着陸船や各種無人探査機は全てこの方法を用いている。