Un vol espacial orbital (o vol orbital) és un vol espacial on una nau espacial es col·loca en una trajectòria on pot romandre en l'espai almenys una òrbita completa. Per fer això en tota la Terra, ha d'estar en una trajectòria lliure amb una altitud en perigeu (altitud a l'aproximació més propera) per sobre dels 100 km (això és, si més no una convenció, del límit de l'espai). Per romandre en òrbita en aquesta altitud es requereix una velocitat orbital de ~7,8 km/s. La velocitat orbital és més lenta en òrbites més altes, però el seu assoliment requereix un major delta-v.
L'expressió "vol espacial orbital" s'utilitza sobretot per distingir-la dels vols espacials suborbitals, que són vols on l'àpside d'una nau espacial arriba a l'espai, però el perigeu és massa baix.