Start von Cape Canaveral (KSC); Landung auf Cape Canaveral (KSC); Mission ISS-10-7A Joint Airlock.

Das Hauptziel der Mission war die Installation der Quest Joint Airlock. Die Joint Airlock ist 6,1 m lang, hat einen Durchmesser von 4 m und wiegt 5,9 Tonnen. Die Quest besteht aus zwei getrennten Schleusen. Einer inneren, in welcher Material und die Raumanzüge aufbewahrt und angelegt werden können. Davon, durch eine weitere Luke getrennt, die äußere Schleuse in welcher der Druckausgleich durchgeführt wird und der Astronaut nach außen gelangt. Durch die neue Luftschleuse konnte die Mannschaft der ISS nun auch EVAs durchführen, ohne auf die Luke eines Shuttles angewiesen zu sein. Mit diesem Ausrüstungsgegenstand war die Phase 2 des Aufbaus der ISS abgeschlossen.

Nach zweitägigem Alleinflug koppelte die Atlantis am 14. Juli 2001 an die Raumstation ISS an. Es folgten gemeinsame Arbeiten mit der ISS Expedition 2.

Eine erste EVA unternahmen Michael Gernhardt und James Reilly am 14. Juli 2001 (5h 59m) zur Installation des Moduls Joint Airlock ("Quest") und zur Montage von zwei Sauerstofftanks.

Die zweite EVA erfolgte durch Michael Gernhardt und James Reilly am 18. Juli 2001 (6h 29m) zur Montage eines Sauerstofftanks und eines Stickstofftanks.

Die dritte und letzte EVA (erstmals aus der neuen Luftschleuse der ISS, Quest) wurde ebenfalls durch Michael Gernhardt und James Reilly am 20. Juli 2001 (4h 02m) zur Montage des letzten Stickstofftanks ausgeführt.