Start von Cape Canaveral (KSC); Landung auf der Edwards AFB. Als Starttermin wurde ursprünglich der 04. Mai 1992 benannt. Dieser wurde jedoch um zwei Tage verschoben, da man so bessere Aufnahmen des startenden Shuttle bekommen konnte. Der Start wurde aufgrund schlechten Wetters an einem TAL-Landeplatz (Transoceanic Abort Landing) um 34 Minuten verschoben.

Es war der erste Einsatz des neuen Orbiter Endeavour. Hauptmissionsziel war das Einfangen des Satelliten Intelsat 603. Dieser Satellit war zwei Jahre vorher durch ein Versagen beim Abtrennen der zweiten Raketenstufe in einem zu niedrigen Orbit gestrandet. Erstmals in der Geschichte sollte ein Raketentriebwerk an einem Satelliten ausgewechselt werden.

In einer ersten EVA scheiterten Pierre Thuot und Richard Hieb am 10. Mai 1992 (3h 43m) und auch ein zweiter nicht eingeplanter Versuch dieser beiden Astronauten am 11. Mai 1992 (5h 26m) schlug fehl. Wie bei dem ersten Versuch konnte die Capture Bar zwar angedockt werden, allerdings funktionierten zwei Schnappvorrichtungen nicht. Der Satellit taumelte weiterhin und beim zweiten Versuch bekam man den Satelliten zwar zu fassen und konnte die Rotation sogar leicht abbremsen, bergen aber ließ sich der Satellit weiterhin nicht.

Die dritte erneut nicht vorgesehene EVA durch Thomas Akers, Pierre Thuot und Richard Hieb am 13. Mai 1992 (8h 29m) war erfolgreich, auch wenn die Astronauten den Satelliten per Hand einfangen mussten. Die mitgeführte Capture Bar war nachher nur noch zum Justieren zu gebrauchen. Es war das erste Mal in der Geschichte der bemannten Raumfahrt, dass drei Astronauten gleichzeitig eine EVA durchführten. Der Satellit erhielt einen neuen Kick-Motor und wurde anschließend in seine geostationäre Umlaufbahn befördert. Auch das ging erst mit Verzögerungen vonstatten, weil die Endeavour andere elektrische Verbindungen hatte als der Satellit, so dass eine andere Schaltung eingestellt werden musste.

Eine vierte EVA am 14. Mai 1992 durch Thomas Akers und Kathryn Thornton (7h 45m) diente dazu, EVA-Werkzeuge und Strukturen für die zukünftige Raumstation zu testen. Dazu gehörte u.a. die Crew Propulsive Device, bei der eine mit Gas betriebene Pistole für die Fortbewegung des Astronauten sorgt.

Weitere Experimente waren: Commercial Protein Crystal Growth (CPCG), Ultraviolet Plume Imager (UVPI) und Air Force Maui Optical Station (AMOS) Investigation. Um alle Versuche durchführen zu können, wurde der Flug um zwei Tage verlängert.

Bei der Landung wurde erstmals ein Bremsfallschirm eingesetzt.