Ее звездный час пробил 18 июня 1983 года: она первой из американок отправилась на орбиту в составе экспедиции "Челленджер STS-7". До нее в космосе побывали лишь две женщины: советские космонавтки Валентина Терешкова и Светлана Савицкая. Экипаж шаттла осуществил вывод двух коммуникационных спутников и провел несколько фармацевтических экспериментов. Уже через год Райд совершила свой второй полет также на борту "Челленджера". Всего она провела в безвоздушном пространстве почти 350 часов.
В 1986 году Райд вовсю готовилась к участию в третьей миссии, когда пришла трагическая весть о катастрофе шаттла. Она вошла в президентскую комиссию по расследованию причин крушения. Следующий год стал для нее переломным: Салли развелась с мужем, астронавтом Стивом Хоули, и приняла волевое решение уйти из НАСА, где занималась стратегическим планированием.