Après l'accident de Challenger, les vols de navette ont été suspendus en attendant les résultats de l'enquête de la Commission Rogers. Alors que la National Aeronautics and Space Administration a réalisé une enquête interne sur l'incendie d'Apollo 1 en 1967, ses actions après Challenger étaient plus limitées par les avis d'organismes extérieurs. La Commission Rogers a donné neuf recommandations pour l'amélioration de la sécurité dans le programme de la navette spatiale, et le président Reagan imposa à la NASA de lui faire un rapport dans les trente jours quant à la façon dont l'agence envisageait de mettre en œuvre ces recommandations.
Suite à la recommandation de la commission, la NASA a décidé une refonte totale des propulseurs d'appoint à poudre de la navette spatiale américaine, qui a été supervisée par un groupe de contrôle indépendant tel que stipulé par la commission. Le contrat de la NASA avec Morton Thiokol, fournisseur responsable des boosters, comprenait une clause stipulant qu'en cas de défaillance conduisant à « la perte de vie ou de la mission », Thiokol perdrait 10 millions de dollars de ses honoraires prévus et porterait formellement de manière officielle la responsabilité juridique de l'échec. Cependant, après l'accident de Challenger, Thiokol a « volontairement accepté » la sanction pécuniaire en échange de ne pas devoir endosser la responsabilité de l'accident.
La NASA a également créé un nouveau « Bureau de sécurité, de fiabilité et de l'assurance qualité », dirigé, comme le stipulait la commission, par un administrateur adjoint de la NASA rendant compte directement à l'administrateur de la NASA. George Martin, ancien de Martin Marietta, a été nommé à ce poste. L'ancien directeur de vol de Challenger Jay Greene est devenu chef de la « Division de la sécurité » de la direction.
Le calendrier de lancement, très optimiste et irréaliste, suivi par la NASA, a été critiqué par la Commission Rogers comme une possible cause contribuant à l'accident. Après l'accident, la NASA a tenté de s'approcher d'un niveau plus réaliste de fréquence des vols : elle a ajouté une autre navette, Endeavour, à sa flotte en vue de remplacer Challenger, et l'agence a travaillé avec le Département de la Défense des États-Unis en vue de mettre en orbite plusieurs satellites au moyen de lanceurs plutôt que de navettes. En août 1986, le Président Reagan a également annoncé que la navette ne pourrait plus assumer les charges utiles des satellites commerciaux. Après trente-deux mois d'interruption, la navette suivante, STS-26, a été lancée le 29 septembre 1988.
Bien que d'importants changements aient été apportés par la NASA après l'accident de Challenger, de nombreux commentateurs ont fait valoir que l'évolution de sa structure de gestion et de la culture organisationnelle n'est ni profonde ni durable. Après l'accident de la navette spatiale Columbia en 2003, l'attention fut une nouvelle fois mis sur l'attitude de la NASA dans la gestion des problèmes de sécurité. Le Columbia Accident Investigation Board (CAIB) a conclu que la NASA n'avait pas réussi à tirer toutes les leçons de Challenger. En particulier, l'agence n'avait pas mis en place un véritable bureau indépendant pour la supervision de la sécurité ; la CAIB a estimé que dans ce domaine, « la réponse de la NASA à la Commission Rogers ne satisfaisait pas les attentes de la Commission ». La CAIB a estimé que « les causes de l'échec institutionnel responsable de Challenger n'ont pas été fixées », affirmant que le même « processus de prise de décisions erronées » qui a abouti à l'accident de Challenger a été responsable de la destruction de Columbia dix-sept ans plus tard.