単段式宇宙輸送機
機体全体を飛行機型にすることで、滑走路に着陸することができる。また機体構成によっては離陸も水平に行うことで、通常の航空機と同様に空港から運行することが可能となり、前述のとおりスペースプレーンと呼ばれる。
しかし、機体形状の制約が大きく、翼など宇宙機としては不要な装備が増えるなど、重量の面では不利である。
原子力を利用したり(オリオン計画)、機体外部からレーザーなどのエネルギーを受けて、高い推力と高い比推力の両方を実現すれば、SSTOの実現は容易になる。これらのエンジンはアイデアの域を出ておらず、本格的な研究は行われていないが、SFにおいてはこのようなエンジンを搭載したスペースプレーンがしばしば登場する。逆に、このようなエンジンが実現しなければ、SSTOの実用化は不可能であると考える者もいる。