Amerikas erste und einzige nationale Raumstation, Skylab, startete am 14.05.1973 um 17:30 UTC von Cape Canaveral. Eine modifizierte Saturn V Rakete aus dem Apollo Mondlandeprogramm transportierte die zu einem Raumlabor umgebaute S-​IVB Stufe auf eine Erdumlaufbahn in etwa 440 km Höhe. Doch schon beim Aufstieg der Rakete traten, anfangs unerkannt, erhebliche Probleme auf. Kurz vor der Phase der höchsten aerodynamischen Beanspruchung baute sich unter der Nutzlastverkleidung eine Druckwelle auf, die zunächst den Meteoritenschild des OWS (Orbital Work Shop) Moduls aus seiner Halterung löste und ihn wenig später ganz abriß. Dabei zerstörte er auch einige Halterungen einer der auf ihm liegenden Solarzellenflächen. Als die Stufentrennung der zweiten Stufe der Saturn ausgelöst wurde, riß dieser Solarzellenflügel ebenfalls vollständig ab. Der zweite Flügel konnte sich dagegen nicht entfalten, da mehrere Halterungen verbogen waren. Skylab war zwar auf seiner Umlaufbahn, hatte aber zwei gewaltige Probleme. Der Hitzeschild sollte dem OWS im Orbit auch als Sonnenschutz dienen. Die nun ungehindert auftreffende Sonnenstrahlung heizte die Außenhaut der Station innerhalb kürzester Zeit auf 90 °C auf, während die Innentemperatur die 50 °C Marke überschritt. Zudem war die Stromversorgung der Raumstation praktisch lahmgelegt. Glücklicherweise verfügte Skylab über ein zweites Paar von Solarzellenflächen, die am Wissenschaftsmodul ATM (Apollo Telescope Mount) installiert waren und eigentlich dessen Experimente versorgen sollten. Immerhin 30 bis 40% der für einen geordneten Betrieb erforderlichen Energie waren damit, prinzipiell, verfügbar. Während die NASA Experten das Ausmaß der Probleme noch abschätzten, wurde die in Cape Canaveral zum Start der ersten Besatzung bereitstehende Saturn IB bereits gesichert. Der Start von Charles Conrad, Joseph Kerwin und Paul Weitz wurde um zunächst fünf Tage verschoben. Die Energiereserven von Skylab reichten für voraussichtlich 21 Tage. Am Boden wurde unterdessen versucht, anhand der Telemetriedaten dem ungewöhnlichen Verhalten von Meteoritenschild und Solarzellenflächen auf die Spur zu kommen. Denn noch war man sich nicht klar darüber, daß der Schild und eine der Solarzellenflächen abgerissen waren. Skylab wurde zunächst so ausgerichtet, daß die Sonneneinstrahlung minimiert werden konnte. Da auch einer der Lageregelungskreisel Schwierigkeiten machte, mußten die Solarzellen des ATM manuell gesteuert werden, was aber kein großes Problem darstellte. Bis zum 18.05.1973 konnte die Innentemperatur auf 38 bis 43 °C gesenkt werden. Am Boden wurden unterdessen Vorschläge für einen Sonnenschutz entworfen, geprüft und wieder verworfen. Schließlich entstand der „Parasol“, eine auf kompakte 22×22 cm faltbare Aluminiumfolie von 36 m² Oberfläche mit einem System von Federn und ausklappbaren Gestängen. Diese Konstruktion war klein genug, um durch die Experimentier-​Luftschleuse von Skylab zu passen. Damit hoffte man, wenigstens die kritischsten Stellen der Skylab Außenhaut schützen zu können. Parallel dazu wurde in Huntsville an einem dauerhaften Schutz gearbeitet, der bei einer späteren Mission installiert werden sollte. Und im Wassertank trainierten die Skylab Crews, wie sie mit verschiedenen Werkzeugen die noch blockierte verbliebene Solarzellenfläche lösen konnten.
Nach der Überwindung der technischen Schwierigkeiten sollte sich das Skylab Programm für die NASA zu einer Erfolgsstory entwickeln. Drei Besatzungen forschten an Bord der Raumstation und stellten auch neue Maßstäbe für den Aufenthalt im All auf. Vor allem wissenschaftlich waren diese Missionen ungleich ergiebiger als die ersten sowjetischen Aufenthalten von Kosmonauten an Bord von Saljut Raumstationen. Mit einem nutzbaren Innenvolumen von etwa 275 m³ gegenüber ca. 100 m³ bot Skylab ganz andere Voraussetzungen. So war es sehr bedauerlich, daß das Programm nach drei Flügen vor allem aus Budgetgründen eingestellt werden mußte. Es gab zwar Überlegungen, die Station Ende der 1970^er Jahre mit dem Space Shuttle anzufliegen. Doch Verzögerungen im Shuttle Programm sowie das rasche Absinken von Skylab angesichts heftiger solarer Aktivitäten verhinderten das. 1979 näherte sich Skylab rasch der Erde. Versuche, die Station unter Kontrolle und gezielt zum Absturz zu bringen, scheiterten an technischen Problemen, vor allem mit den Lageregelungskreiseln. Schließlich trat Skylab am 11.07.1979 über dem Indischen Ozean in die Atmosphäre ein und verglühte. Einige massive Trümmer erreichten jedoch die Erdoberfläche und wurden teils in West Australien gefunden. Die einseitige Konzentration auf das Space Shuttle, die die NASA unter extreme Budgetprobleme brachte, ließ auch die Überlegungen scheitern, das praktisch startbereit eingelagerte Reserveexemplar des Skylab doch noch zu starten.