Kosmosa lidmašīna jeb kosmosa lidmašīna ir lidmašīna, kas apvieno lidmašīnu un raķešu kuģu īpašības, ļaujot tai droši iekļūt kosmosā un atgriezties. Kosmosa plaknes ideja ir tāda, ka tā galu galā ļautu plaši izplatīties kosmosā, ļaujot parastajiem civiliedzīvotājiem iekļūt kosmosā kopā ar valdības astronautiem un pētniekiem. Vairākas valdības ir strādājušas pie kosmosa lidmašīnām, un arī vairāki privāti uzņēmumi ir pievienojušies sacensībām, lai izveidotu drošu, efektīvu un darbspējīgu kosmosa lidmašīnu.
2004. gadā SpaceShipOne, pirmā kosmosa lidmašīna, ko uzbūvēja un veiksmīgi lidoja privāts uzņēmums, ieguva Ansari X balvu, parādot, ka kosmosa lidmašīnas ir pilnībā īstenojamas idejas un ka ceļošana kosmosā ir pieaugoša un ļoti reāla iespēja. Šī kosmosa lidmašīna tika izveidota, pamatojoties uz daudzu pētnieku darbu, izstrādājot kosmosa kuģi, kas bija paredzēts komerciāliem pasākumiem.
Būtībā kosmosa lidmašīna ir kā kosmosa kuģis ar spārniem. Kosmosa lidmašīnas izmanto raķešu jaudu, lai iekļūtu orbītā, un tajās ir iekļauta liela daļa lidmašīnās iebūvēto tehnoloģiju. Dažiem nav pietiekami daudz jaudas, lai patstāvīgi izietu orbītā, tāpēc pirms izlaišanas ir jāpalaiž no mātes kuģa, kas tos nogādā lielā augstumā, savukārt citus var palaist no zemes.
Suborbitālā kosmosa plakne ir kosmosa plakne, kas spēj īslaicīgi izkļūt no Zemes atmosfēras, pirms tā ir spiesta atgriezties. Orbitālās kosmosa lidmašīnas var pabeigt vismaz vienu pilnu Zemes orbītu, un lielākā daļa uzņēmumu investē orbitālo kosmosa plakņu izstrādē, jo tās ir daudzpusīgākas un tām ir vairāk potenciālo pielietojumu. Galu galā mērķis ir izstrādāt kosmosa lidmašīnas, kas varētu ceļot tālu ārpus Zemes sasniedzamības, ļaujot pasažieriem un pilotiem izpētīt jaunas robežas.
Kosmosa lidmašīnas ir arī izstrādātas tā, lai tās būtu atkārtoti lietojamas, ļaujot to īpašniekiem tās palaist atkal un atkal, tāpat kā parastās lidmašīnas. Tas padara tos ienesīgākus ilgtermiņā, atšķirībā no agrīnajiem kosmosa kuģiem, kas tika būvēti īpašām misijām un pēc tam nodoti metāllūžņos. Iespēja konstruēt atkārtoti lietojamas lidmašīnas ļauj komerciāliem uzņēmumiem iesaistīties kosmosa sacīkstēs, veicinot inovatīvu tehnoloģiju attīstību, kas palielina drošību un efektivitāti.
Tāpat kā citus lidaparātus, arī kosmosa lidmašīnas regulē pasaules valdības, lai gan 2008. gadā joprojām diskutēja par šo noteikumu precīzo būtību. Tāpat kā citas jaunas tehnoloģijas un transporta veidi, kosmosa lidmašīna ir nopietns izaicinājums regulatoriem, kas nodarbojas ar drošības, satiksmes kontroles un citiem jautājumiem.