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

Erstmals befanden sich zwei deutsche Astronauten gleichzeitig im All. Zum ersten und bis jetzt einzigen Mal befanden sich acht Besatzungsmitglieder bei Start und Landung an Bord des Space Shuttle.

Bei diesem Raumflug wurde das Raumlabors Spacelab zum vierten Mal eingesetzt. Die drei europäischen Nutzlastspezialisten führten darin die Mission D1 (Deutschland 1) durch. Insgesamt wurden 75 Experimente auf den Gebieten Flüssigkeits-Physik, Biologie, Medizin, Kommunikation und Navigation ausgeführt. Dabei kam auch ein Gleitschlitten für Gleichgewichtsuntersuchungen zum Einsatz. Der Orbiter wurde vom JSC aus kontrolliert, die wissenschaftlichen Experimente dagegen vom Bodenkontrollzentrum der DLVLR in Oberpfaffenhofen bei München.

Zu Beginn des Fluges wurde ein kleiner Kommunikationssatellit, der im Frachtraum der Challenger untergebracht war, ausgesetzt: GLOMR (Global Low Orbiting Message Relay) war im Auftrag des US-Militärs (DARPA = Defense Advanced Research Projects Agency) gebaut worden und war ein Demonstrationsmodell zur Fernabfrage militärischer Sensoren. Der Satellit, der einen Durchmesser von 60 Zentimetern hatte und 52 Kilogramm wog, ist nach 14 Monaten am 26. Dezember 1986 in die dichteren Schichten der Erdatmosphäre eingetreten und verglüht.