Ride byl jedním z pěti členů posádky na palubě raketoplánu Challenger STS-7. 18. června 1983 se stala první americkou ženou ve vesmíru a nejmladší Američankou ve vesmíru. Mise trvala jeden týden. Před svým vypuštěním byla Dr. Rideová několikrát vyslýchána ohledně její přípravy na cestu do vesmíru. Mezi otázkami týkajícími se jejího výcviku jí byly položeny také otázky, jak prostor ovlivní její reprodukční schopnost a jaký make-up si vezme na misi. S otázkami zacházela s grácií a později řekla: „Je to tak špatné, že je to tak velký problém. Je škoda, že naše společnost není dále.“
Během mise byla Ride letovou technikkou. Vypustila dva komunikační satelity a ovládala mechanické rameno raketoplánu i prováděla experimenty. Během rozhovoru v roce 2008 si Ride vzpomněla: „V den startu došlo k mnoho vzrušení a tolik dění kolem nás v kajutách posádky, dokonce ani na cestě k odpalovací rampě, jsem o tom v té době tak moc nepřemýšlel – ale ocenil jsem, jakou čest bylo vybráno být první, kdo dostal příležitost jít do vesmíru. “
5. října 1984 se Ride vydala na další raketoplánovou misi – STS-41G. Strávila osm dní vědeckými pozorováními Země. Ona také pracovala na technikách doplňování paliva pro raketoplány. Po své druhé misi pracovala Ride na vyšetřování nehody Challenger z roku 1986. Po vyšetřování převzala roli zvláštního asistenta správce NASA pro dálkový a strategický plán.
Ride sloužil jako ředitel Kalifornské kosmické vědy Insti tute, výzkumný ústav University of California. Pracovala také jako fyzička a profesorka fyziky na Kalifornské univerzitě v San Diegu. Ride byla členkou prezidentova výboru poradců pro vědu a technologii a působila v poradním sboru Národního ženského muzea historie.
Zemřela 23. července 2012 po 17měsíčním boji s rakovinou pankreatu. Bylo jí 61 let. Během svého života udržovala Ride svůj osobní život v soukromí. V roce 1982 se provdala za astronauta Steva Hawleye, ale v roce 1987 se rozvedli a po jejím ukončení otevřela Tam O’Shaughnessy svůj 27letý vztah. Setkali se jako děti, když se účastnili tenisových soutěží, zůstali blízkými přáteli a přátelství rozkvetlo v lásku. Společnosti Ride a O’Shaughnessy byly otevřené ohledně svých vztahů jako partnerů a obchodních partnerů, zejména ke konci života společnosti Ride. Nejen, že je Ride první americkou ženou ve vesmíru, je také první uznávanou gay astronautkou. V roce 2013 prezident Obama posmrtně poctil Ride prezidentskou medailí svobody a O’Shaughnessy tuto cenu převzal.
Dr. Sally Ride byl vášnivý zlepšování přírodovědného vzdělávání a pomoci mladým ženám a dívkám podporovat zájem o vědu. Jednou z jejích snah byla Imaginary Lines, která podporuje dívky se zájmem o matematiku, vědu a technologii. Napsala také sedm dětských knih s tématy průzkumu vesmíru. Ona a OShaughnessy založili Sally Ride Science, neziskovou organizaci, která podporuje děti ze všech prostředí, aby se zajímaly o vědu, technologii, strojírenství a matematiku (STEM). I po její smrti dědictví Sally Ride inspiruje lidi, aby se dostali ke hvězdám .