Start von Cape Canaveral (KSC); Landung in Cape Canaveral (KSC).

Bei dieser Mission waren erstmals 7 Astronauten an Bord eines Shuttle und erstmals zwei Frauen gleichzeitig im All. Kathryn Sullivan wurde darüber hinaus die erste amerikanische Astronautin, die eine EVA unternahm.

Die Mannschaft setzte den US-Sonnenbeobachtungssatelliten ERBS (Earth Radiation Budget Satellite) am ersten Flugtag ins All aus. Durch Zündung der eigenen Antriebsraketen wurde danach der Satellit auf einen Orbit von 563 km über der Erde gebracht. ERBS ist der erste von drei geplanten Satelliten, die entwickelt wurden, um die Menge an Energie zu messen, die die Erde von der Sonne erhält und ins All zurückgibt. Außerdem sollten die saisonalen Bewegungen von Energie von den Tropen zu den Polarregionen genauer untersucht werden.

Teile des Orbital Refueling System (ORS) wurden während einer EVA durch Kathryn Sullivan und David Leestma am 11. Oktober 1984 (3h 30m) miteinander verbunden. Damit wurde demonstriert, dass es möglich ist, Satelliten im All zu betanken.

Zu den weiteren Aufgaben gehörte die wissenschaftliche Erdbeobachtung mit dem Office of Space and Terrestrial Apllications-3 (OSTA-3) Pallet und der Large Format Camera (LFC) sowie Experimente auf den Gebieten Biologie und Physik. Andere Payloads waren: IMAX Camera, die zum dritten Mal zum Einsatz kam, das kanadische CANEX-Programm, das Auroral Photography Experiment (APE), das Radiation Monitoring Equipment (RME), der Thermoluminiscent Dosimeter (TLD) und acht Get Away Specials. Der während der Mission erstellte Film (einschließlich der EVA durch Kathryn Sullivan und David Leestma) wurde später als IMAX-Film mit dem Titel "The Dream is Alive" in den Kinos gezeigt.

Marc Garneau, der erste Kanadier im All, arbeitete an Experimenten, die von der kanadische Regierung finanziert und unter dem Namen CANEX geführt wurden, auf den Gebieten medizinische, atmosphärische, klimatische, Material- und Computerwissenschaften.