Le vaisseau devait s'élancer vers l'espace depuis Cap Canaveral, en Floride, à 13H20 (17H20 GMT), à bord d'une fusée Atlas V construite par le consortium United Launch Alliance.
Mais près de 2 heures avant le lancement, Boeing a annoncé sur Twitter que le vol était annulé.
Selon un communiqué de la Nasa, la mission n'a pas été annulée à cause de la météo capricieuse, mais en raison "d'indications inattendues sur la position des valves du système de propulsion de Starliner", la prochaine fenêtre possible pour le lancement étant mercredi à 12H57 (16H57 GMT).
"Nous sommes déçus du résultat d'aujourd'hui, et de devoir reprogrammer notre lancement de Starline", a déclaré John Vollmer, responsable de Boeing.
"Boeing et la Nasa vont prendre le temps nécessaire pour s'assurer de la sécurité et de l'intégrité de notre engin spatial et de la réalisation des objectifs de notre mission."
La mission d'essai devait avoir lieu vendredi mais avait dû être repoussée à mardi après qu'un module scientifique russe a inopinément actionné ses propulseurs après s'être amarré à l'ISS, changeant son orientation.
Après avoir mis fin à son propre programme de navettes spatiales en 2011, la Nasa s'est attaché les services de Boeing et SpaceX afin de ne plus avoir besoin des fusées russes pour rallier l'ISS.
SpaceX a déjà acheminé pas moins de dix astronautes vers la Station spatiale, dont le Français Thomas Pesquet, à bord de son vaisseau Crew Dragon.
De son côté, Boeing a pris du retard. En décembre 2019, lors d'un premier vol d'essai, un souci de logiciel avait engendré un problème dans la façon dont la capsule avait allumé ses propulseurs.
En conséquence, Starliner n'avait pas eu assez de carburant pour atteindre l'ISS et rebroussé chemin vers la Terre prématurément. Par la suite, une enquête avait montré que la capsule avait failli connaître une grave anomalie de vol en rentrant dans l'atmosphère.
La Nasa avait qualifié la mission de "high visibility close call", une appellation rare réservée aux vols ayant frôlé la catastrophe.
Steve Stich, responsable du programme des vols commerciaux de la Nasa, avait confié la semaine dernière à la presse avoir cette fois-ci confiance.
"Nous voulons que ça se passe bien, nous nous attendons à ce que ça se passe bien et nous nous sommes préparés du mieux possible", a-t-il dit.
"Starliner est un super véhicule mais nous savons combien c'est difficile, et c'est aussi un vol d'essai donc je suis certain qu'on en apprendra quelque chose."
La capsule devrait transporter plus de 180 kg d'équipement vers l'ISS et en rapporter plus de 250, lorsqu'elle achèvera sa mission dans le désert ouest-américain.