Một chuyến du hành không gian dưới quỹ đạo hay du hành không gian tiểu quỹ đạo là một chuyến bay vũ trụ trong đó tàu vũ trụ đến không gian, nhưng đường bay của nó giao với khí quyển hay bất kì bề mặt của một vật thể trọng trường nào mà nó được phóng để khiến nó không thể hoàn thành một chu kì quỹ đạo.Ví dụ, đường bay của vật phóng trên trái Đất mà đạt 100 km (62 dặm) ở trên mực nước biển, và sau đó rơi trở lại trái Đất, được coi là một chuyến bay vũ trụ tiểu quỹ đạo. Một số chuyến bay tiểu quỹ đạo được thi hành để thử nghiệm phi thuyền hoặc bệ phóng, sau đó mới thực hiện chuyến bay đủ qũy đạo. Có những tên lửa được thiết kế rành riêng cho việc du hành dưới quỹ đạo; ví dụ như tên lửa có người lái X-15 và SpaceShipOne, và tên lửa không người lái như tên lửa đạn đạo xuyên lục địa (ICBM) và tên lửa đo đạc.