Sally Ride 1983. június 18-án első amerikai nőként és (32 évesen) a legfiatalabb amerikaiként jutott fel a világűrbe, a később szerencsétlenül járt Challenger űrsikló fedélzetén. Másodszor, 1984-ben is ezzel a járművel emelkedett Föld körüli pályára.
Ő volt az első nő, aki kezelhette az űrsikló, a Shuttle robotkarját. A Challenger fedélzetén Sally Ride második repülésekor 1984-ben kipróbálta a magyar fejlesztésű Pille dózismérőt. Összesen 343 órát töltött a világűrben. Részt vett mind a Challenger, mind a Columbia űrsikló balesetének kivizsgálásában. Ő jelentette be, hogy a Columbia bal szárnyának sérülését felbecsülő számítógépes modell nem megfelelő információkkal dolgozott.
Sally Ride 1978-ban lépett be az amerikai űrkutatási hivatalhoz, a NASA-hoz, ahonnan 1987-ben távozott a Stanford Egyetem Nemzetközi Biztonsági és Fegyverzetellenőrzési Központjához. 1989-ben San Diegóban a Kaliforniai Egyetem fizikaprofesszora és a Kaliforniai Űrintézet igazgatója lett.
Az általa 2001-ben létrehozott Sally Ride Science felső tagozatosok és középiskolások – elsősorban lányok – szórakoztató természettudományos képzésével foglalkozott. Az általa vezetett program keretében általános iskolások készíthettek például a Holdról felvételeket a NASA-nak.
