A destruição de Columbia seguida por quase exatamente 17 anos a perda de Challenger em um acidente de lançamento em 28 de janeiro de 1986. Ironicamente, a causa da catástrofe do Columbia logo foi determinada também como relacionada ao lançamento. Os filmes mostraram que um pedaço de espuma isolante se soltou do tanque de propulsor externo e atingiu a borda dianteira da asa esquerda aproximadamente 81 segundos após a decolagem. Pedaços de espuma haviam se soltado em missões anteriores sem acidentes graves e, na época do lançamento do Columbia, os engenheiros da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) não pensavam que a espuma carregava impulso suficiente para causar danos significativos. Na verdade, conforme demonstrado em testes pós-acidente, a espuma foi capaz de perfurar um grande orifício nas telhas de isolamento de carbono-carbono reforçadas que protegiam o nariz do ônibus espacial e as bordas de ataque da asa do calor extremo da reentrada atmosférica. Embora alguns engenheiros desejassem câmeras terrestres para tirar fotos do ônibus espacial em busca de danos, o pedido não chegou aos funcionários certos.

Durante a reentrada atmosférica de Columbia, gases quentes penetraram na seção de ladrilhos danificada e derreteu os principais elementos estruturais da asa, que finalmente entrou em colapso. Os dados do veículo mostraram temperaturas crescentes dentro de seções da asa esquerda já às 8h52, embora a tripulação soubesse de sua situação por cerca de um minuto antes da separação do veículo. Uma investigação subsequente da NASA e do Conselho de Investigação de Acidentes de Columbia independente revelou uma série de deficiências gerenciais, além da razão técnica imediata (controle de fabricação deficiente do isolamento do tanque e outros defeitos), que permitiu o acidente acontecer.

O resultado mais palpável do acidente foi o encalhe dos três ônibus espaciais restantes – Discovery, Atlantis e Endeavor (o último construído para substituir o Challenger) – até que a NASA e seus contratados pudessem desenvolver meios para prevenir acidentes semelhantes, que incluíram kits para reparos em órbita.

A montagem da Estação Espacial Internacional (ISS) em órbita terrestre foi suspensa após o acidente do Columbia até que os voos do ônibus espacial pudessem ser retomados. A pesquisa limitada na ISS foi conduzida por equipes de duas pessoas lançadas na espaçonave russa Soyuz. O ônibus espacial não retornou ao espaço até a missão STS-114, que foi lançada em 26 de julho de 2005.