Свой первый и единственный космический полет ракетоплан «Буран», совершил 15 ноября 1988 года. Корабль был выведен на околоземную орбиту ракетой-носителем «Энергия», стартовавшим с площадки №110 космодрома Байконур и совершил два витка вокруг Земли, после чего произвел посадку на аэродроме «Юбилейный». Продолжительность полета составила 205 минут.

Полет прошел без экипажа в автоматическом режиме с использованием бортового компьютера и бортового программного обеспечения, в отличие от американского «Шаттла», который традиционно совершает предпосадочные маневры и посадку на ручном управлении. Данный факт - полет космического аппарата в космос и спуск его на Землю в автоматическом режиме под управлением бортового компьютера - вошел в книгу рекордов Гиннесса.

Над акваторией Тихого океана «Буран» сопровождал корабль измерительного комплекса «Маршал Неделин» и научно-исследовательское судно «Космонавт Георгий Добровольский».

На этапе посадки не обошлось без чрезвычайного происшествия, которое, однако, в результате только подчеркнуло успех создателей программы. На высоте порядка 11 километров «Буран», получивший с наземной станции информацию о погодных условиях в месте посадки, неожиданно для всех совершил резкий маневр. Корабль описал плавную петлю с разворотом на 180 градусов. Как позже выяснилось, из-за штормового ветра на земле автоматика корабля приняла решение дополнительно погасить скорость и зайти по наиболее выгодной траектории посадки.

В момент разворота корабль пропал из поля зрения наземных средств наблюдения, связь на некоторое время прервалась. Ответственные лица немедленно предложили задействовать аварийную систему подрыва корабля. Однако, заместитель Главного конструктора НПО «Молния» по летным испытаниям Степан Микоян, отвечавший за управление кораблем на участке снижения и посадки, принял решение подождать, и ситуация разрешилась благополучно.

В ходе работы над проектом «Буран» было изготовлено несколько макетных образцов для динамических, электрических, аэродромных и прочих испытаний. После закрытия программы эти изделия остались на балансе различных НИИ и производственных объединений. Известно о наличии макетных образцов у ракетно-космической корпорации «Энергия» и у НПО «Молния».

При внешнем сходстве с американским «Шаттлом» орбитальный корабль «Буран» имел принципиальное отличие - он мог совершать посадку полностью в автоматическом режиме с использованием бортового компьютера и наземного Комплекса радиотехнических систем навигации, посадки, контроля траектории и управления воздушным движением «Вымпел».

Изначально система автоматической посадки не предусматривала перехода на ручной режим управления. Однако пилоты-испытатели и космонавты потребовали у конструкторов включить ручной режим в систему управления посадкой. Ряд технических решений, полученных при создании «Бурана», до сих пор используются в ракетно-космической технике.

Значительная часть технической информации о ходе полета недоступна современному исследователю, так как была записана на магнитных лентах для компьютеров БЭСМ-6, исправных экземпляров которых не сохранилось. Частично воссоздать ход исторического полета можно по сохранившимся бумажным рулонам распечаток на АЦПУ-128 с выборками из данных бортовой и наземной телеметрии.

Орбитальный корабль-ракетоплан «Буран» советской многоразовой транспортной космической системы был создан в рамках программы «Энергия - Буран». Является одним из двух реализованных в мире орбитальных межпланетных транспортных космических кораблей, «Буран» был ответом на аналогичный американский проект «Спейс шаттл»