Start von Cape Canaveral (KSC); Landung in Cape Canaveral (KSC), Runway 15.

Erstmals seit ASTP flog mit Sergej Krikaljow ein russischer Kosmonaut an Bord eines amerikanischen Raumschiffes. STS-60 war die erste Mission im Rahmen des Shuttle-MIR-Programms. Hauptnutzlast war die "Wake Shield Facility" (WSF). Die parabolförmige WSF mit einem Durchmesser von 3,6 m sollte vom Greifarm des Shuttles ausgesetzt werden und sich im Formationsflug bis zu 75 km von der Discovery entfernen, um optimale Vakuumbedingungen zu erzielen. Der Experimentaufbau befand sich auf der Rückseite des WSF-Schildes, der senkrecht zur Flugrichtung ausgerichtet wurde und durch die Geschwindigkeit in der Umlaufbahn ein hochreines Vakuum im "Windschatten" gewährleistete. Die WSF wurde vom Space Vacuum Epitaxy Center an der University of Houston entwickelt.

Nach dem Erreichen der Erdumlaufbahn stand zunächst die Aktivierung des Spacehab und die ersten Experimente auf dem Flugplan. Verantwortlich hierfür waren Franklin Chang-Diaz und Jan Davis. Der Rest der Besatzung beschäftigte sich mit Experimenten zur Anpassung des menschlichen Organismus an die Schwerelosigkeit.

Das Experiment WSF erwies sich zunächst als nicht durchführbar, da die Statuslichter an der WSF im hellen Sonnenlicht nicht zu erkennen waren und eine Fehlfunktion vermutet wurde. Beim nächsten Versuch gab es Probleme mit den Lageregelungssensoren der WSF, weshalb auf ein Aussetzen wiederum verzichtet wurde. Schließlich wurde die WSF aktiviert, während diese am Ende des Greifarms verblieb. Zwei Galliumarsenid-Schichten konnten während einer Schlafperiode der Astronauten hergestellt werden. Aufgrund des Problems mit dem Horizontsensor der Lageregelung wurde beschlossen, auf ein Aussetzen der WSF zu verzichten und alle restlichen Testreihen durchzuführen während sich die WSF am Roboterarm befand. Um eine höchstmögliche wissenschaftliche Ausbeute zu sichern, wurde die WSF über die Backbordseite gehängt. Da der Greifarm des Orbiters auf dieser Seite befestigt ist, konnte seine volle Länge von 15 Metern ausgenutzt werden. Fünf weitere Kristallschichten wurden erzeugt, bevor ein letzter Versuch wegen eines Telemetrieproblems nicht durchgeführt werden konnte.

Das Experiment ODERACS ("Orbital Debris Radar Calibration Sheres") hatte eigentlich schon beim Flug von STS-53 durchgeführt werden sollen. Damals trat aber ein Fehler im Aussetzmechanismus auf und das Experiment musste abgesagt werden. In einem Zeitraum von 16 Sekunden verließen sechs Kugeln den GAS-Kanister, in dem das Experiment untergebracht war, und entfernten sich vom Orbiter. Mehrere bodengestützte Radaranlagen konnten die Mini-Satelliten orten.

Daneben wurden folgende biologische und biomedizinische Experimente im Spacehab vorgenommen: "Three-Dimensional Microgravity Accelerometer" (3-DMA) Experiment, "Astroculture Experiment" (ASC-3), "Bioserve Pilot Lab" (BPL), "Commercial Generic Bioprocessing Apparatus Experiment" (CGBA), "Commercial Protein Crystal Growth Experiment" (CPCG), "Controlled Liquid Phase Sintering" (ECLiPSE-Hab), "Immune Response Studies Experiment" (IMMUNE-01), "Organic Separation Experiment" (ORSEP), "Space Experiment Facility" (SEF), "Penn State Biomodule" (PSB) und das "Space Acceleration Measurement System" (SAMS) Experiment. Sergej K. Krikaljow kontrollierte das SAMS Experiment.

Außerdem wurde der deutsche Minisatellit Bremsat am 09. Februar 1994 erfolgreich ausgesetzt. Er war von der Universität Bremen entwickelt und von der Firma OHB-System gebaut worden und führte Umweltbeobachtungen durch.