スターシップ (宇宙船)
次いで2018年11月には、2段目の宇宙船部分をスターシップ、1段目のブースター部分をスーパーヘビーの名称とすることを発表。また機体の素材がカーボンからステンレス鋼へと変更され、外見がこれまでの白い姿から銀色に変化した。翌2019年1月にはスターホッパーと呼ばれる最初の試験機が完成し、8月には高度150mの飛行と着陸に成功した。9月には新たな試験機スターシップMk1が公開され、さらに高高度の飛行試験が予定された。同時に設計にさらなる変更が加えられ、後方の翼は2枚になるとともに着陸脚機能が削除され、また前方のカナードはより大型化した。さらに、全ての翼が可動式となり、大気圏内飛行中に姿勢制御のために使用されることになった。
しかし、同年11月20日にスターシップMk1はテキサス州ボカチカのスペースX社試験施設での燃料タンクの加圧テスト中、破裂して失われた。同社はこのテストがシステムを最大限に加圧するものであったと発表し、テストの失敗は全くの想定外ではなかったと主張した。その後、スペースX社は予定していた次の試験機スターシップMk2の製造を中止し、スターシップSN1と改名したスターシップMk3の設計の改良と製造に注力することとした。マスクはツイッター上でユーザーからの質問に答える形で「スターシップの完成までには少なくともスターシップSN20までの機体が必要になるだろう」と述べた。
2020年2月29日、スターシップSN1は燃料タンクの加圧テスト中に破裂して失われた。その後もSN2、SN3と立て続けに同一のテストに失敗していたが、4月26日のスターシップSN4にて初めて加圧テストに成功した。
スターシップは、NASAが2020年代に予定している有人月探査のアルテミス計画において、月着陸船 (HLS) として用いることも提案されている。この計画では、宇宙飛行士はNASAのオリオン宇宙船で月周回軌道まで飛行して、そこでスターシップに乗り換え、月面への離着陸にのみスターシップを用いる。月面での運用に特化するため、翼は持たず、またレゴリスを巻き上げないように離着陸用エンジンが機体上部に追加される。NASAは2020年5月、スペースXを月着陸船の開発を行う民間企業3社のうちの1社として選定した。
2021年4月17日、NASAはアルテミス計画で用いる月着陸船について、上記3社の中からスペースXを最終的に開発企業として選定したと発表した。契約総額は28.9億ドル。ただし、この契約はあくまでも月着陸船の開発援助に関するもので、実際の着陸船は改めて入札を行ったうえで決定するとしている。