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

Janice Voss wurde vor der Mission von Brian D. Ford geschieden und nahm wieder ihren Mädchennamen an.

Erstmals wurde mit Eileen Collins eine Frau Pilotin eines Space Shuttle. Die Crew setzte die Astronomieplattform SPARTAN-204 ins All aus und fing den Satelliten später wieder ein. Mit dem Ultraviolett-Spektrographen wurden verschiedene astronomische Forschungen durchgeführt.

Die Discovery führte das erste Rendezvous-Manöver mit der russischen Raumstation MIR durch. Es erfolgte eine Annäherung bis auf 11 m. Diese Position wurde eine viertel Stunde gehalten und dann entfernte sich das Space Shuttle auf eine Distanz von 122 Metern. Es wurden insgesamt 20 Experimente im Spacehab durchgeführt (davon allein 11 Experimente im Bereich der Biotechnologie). Weitere Experimente waren: Cryo Systems Experiment (CSE), Shuttle Glow (GLO-2) Experiment, Orbital Debris Radar Calibration Spheres (ODERACS-2), Solid Surface Combustion Experiment (SSCE), Air Force Maui Optical Site Calibration Test (AMOS) und Midcourse Space Experiment (MSX).

Die einzige EVA des Fluges unternahmen Bernard Harris und Michael Foale am 09. Februar 1995 (4h 39m) zur Erprobung des neu konzipierten Raumanzuges (im Hinblick auf die Wärmeisolierung). Außerdem sammelten sie Erfahrung im Handhaben von schweren Massen im All (SPARTAN-Satellit).