در ۱۲ آگوست ۱۹۷۷ شاتل فضایی انترپرایز برای اولین بار به صورت مستقل پرواز کرد. پیش از این این فضاپیما طبق روال معمول با پشتیبانی یک هواپیمای حامل متعلق به ناسا به نام حامل ش (SCA) به هوا می‌رفت.
انترپرایز در مجموع چهار پرواز آزاد دیگر را نیز تجربه کرد که در آن‌ها فضاپیما از هواپیما جدا شده و تحت کنترل فضانوردان فرود آمد. این پرواز‌های آزمایشی ویژگی‌های طراحی مدارگرد و قابلیت پرواز شاتل را تأیید کردند و تحت پیکر‌بندی‌های آیرودینامیکی و وزنی مختلف اجرا شدند.
سه پرواز اول با یک دم در انت‌های بدنه عقب انترپرایز انجام شد که باعث کاهش کشش و آشفتگی در زمان جفت شدن با حامل ش می‌شد. در دو پرواز آخر دم برداشته شد و موتور‌های اصلی ماکت نصب گردیدند. در پنجمین و آخرین پرواز آزاد مشکلات نوسانی ناشی از خلبان آشکار شد که باید پیش از اولین پرتاب مداری برطرف می‌شد.
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 استفاده می‌شد اما این انرژی برای پرواز‌های فضایی کافی نبود.
انترپرایز تنها برای اهداف آزمایشی به کار گرفته می‌شد. این شاتل پیش از پرواز ش‌های دیگر در آزمایش‌های فرا‌وانی شرکت کرد. در نهایت انترپرایز به موزه دریا، هوا و فضای این‌ترپید منتقل شد و به نمایش عمومی درآمد.
