Start von Cape Canaveral (KSC); Landung auf der Edwards AFB.

Ein erster Startversuch am 28. April 1989 musste bei T-31 Sekunden abgebrochen werden, weil Probleme mit dem Flüssigwasserstoffkreislauf zwischen externem Tank und Shuttle auftraten.

Hauptaufgabe dieser Mission war das Aussetzen der Venus-Sonde Magellan am ersten Flugtag. Weitere wissenschaftliche Arbeiten betrafen z.B. die Erderkundung, Biologie, Medizin und Materialforschung. Unter anderem wurden Eigenschaften von Flüssigkeiten unter Mikrogravitationsbedingungen erforscht. Außerdem diente diesmal die Atlantis als Eichobjekt für ein System elektro-optischer Sensoren der US-Luftwaffe auf der Hawaii-Insel Maui (Experiment AMOS). Das gleiche hatte man auch schon bei der vorherigen Mission STS-29 durchgeführt.

Während der Mission fiel einer von fünf Bordcomputern, die die Daten für den Flugverlauf ausrechnen, aus, konnte aber problemlos ausgetauscht werden.