Ride era unul dintre cei cinci membri ai echipajului la bordul navei spațiale Challenger STS-7. La 18 iunie 1983, a devenit prima americană din spațiu și cea mai tânără americană din spațiu. Misiunea a durat o săptămână pentru a fi finalizată. Înainte de lansare, dr. Ride a fost intervievată de mai multe ori despre pregătirea ei pentru a merge în spațiu. Printre întrebările legate de pregătirea ei, i s-au pus și întrebări despre modul în care spațiul avea să-i afecteze capacitatea de reproducere și ce fel de machiaj urma să ia în misiune. Ea a tratat întrebările cu grație și, mai târziu, a spus: „Păcat că este o afacere atât de mare. Păcat că societatea noastră nu este mai departe”.
În timpul misiunii, Ride a fost inginerul de zbor. Ea a lansat doi sateliți de comunicații și a operat brațul mecanic al navetei, precum și a efectuat experimente. În timpul unui interviu din 2008, Ride și-a amintit: „În ziua lansării, a existat așa ceva mult entuziasm și atât de multe se întâmplă în jurul nostru în camerele echipajului, chiar și pe drumul către platforma de lansare, nu prea m-am gândit la asta atât de mult la momentul respectiv – dar am ajuns să apreciez ce onoare era să fiu selectat pentru a fi primul care a avut șansa de a merge în spațiu. „
La 5 octombrie 1984, Ride a plecat într-o altă misiune de navetă – STS-41G. A petrecut opt zile conducând observații științifice ale Pământului. a lucrat la tehnicile de realimentare a navetelor. După cea de-a doua misiune, Ride a lucrat la investigarea accidentului Challenger din 1986. După anchetă, a preluat rolul de asistent special al administratorului NASA pentru planificarea pe termen lung și strategică.
Ride a fost director al Institutului de Științe Spațiale din California tute, un institut de cercetare al Universității din California. De asemenea, a lucrat ca fizician și profesor de fizică la Universitatea din California, San Diego. Ride a fost membru al Comitetului președintelui de consilieri pentru știință și tehnologie și a servit în Consiliul consultativ al Muzeului Național de Istorie a Femeilor.
A încetat din viață pe 23 iulie 2012, după o bătălie de 17 luni cu cancer pancreatic. Avea 61 de ani. În timpul vieții sale, Ride și-a păstrat viața personală privată. S-a căsătorit cu colegul astronaut Steve Hawley în 1982, dar au divorțat în 1987. După moartea ei, Tam OShaughnessy a deschis despre relația lor de 27 de ani. S-au întâlnit în copilărie în timp ce concurau în competiții de tenis, au rămas prieteni apropiați, iar prietenia a înflorit în dragoste. Ride și OShaughnessy au fost deschiși cu privire la relația lor ca parteneri și ca parteneri de afaceri, în special spre sfârșitul vieții lui Ride. Ride nu este doar prima femeie americană din spațiu, ci și primul astronaut gay recunoscut. În 2013, președintele Obama a onorat postum Ride cu o Medalie prezidențială a libertății, iar OShaughnessy a acceptat premiul.
Dr. Sally Ride a fost pasionată de îmbunătățirea educației științifice și de a ajuta tinerele femei și fete să stimuleze interesul pentru știință. Unul dintre eforturile ei a fost Imaginary Lines, care susține fetele interesate de matematică, știință și tehnologie. De asemenea, a scris șapte cărți pentru copii cu teme de explorare spațială. Ea și OShaughnessy au înființat Sally Ride Science, o organizație nonprofit care încurajează copiii din toate mediile să se intereseze de știință, tehnologie, inginerie și matematică (STEM.) Chiar și după moartea ei, moștenirea lui Sally Ride îi inspiră pe oameni să ajungă la stele. .