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

Nutzlast war ASTRO-2 mit dem Hopkins Ultraviolet Telescope (HUT), Ultraviolet Imaging Telescope (UIT) und Wisconsin Ultraviolet Photo-Polarimeter Experiment (WUPPE) auf einer gemeinsamen Montierung, dem Instrument Pointing System IPS. Höchste Priorität für HUT war die Suche nach intergalaktischem Helium, während mit dem UIT "Weitwinkel"-Aufnahmen von ausgesuchten Experimenten gemacht wurden. Mit WUPPE wurde die Polarisation und die Intensität der ultravioletten Strahlen von Himmelskörpern gemessen. Alles in allem wurden diese drei Teleskope für insgesamt 10 verschiedene Experimente eingesetzt. Tatsächlich wurde dann auch Helium aus dem Urknall nachgewiesen.

Im Mitteldeck flogen folgende Experimente: Protein Crystal Growth Thermal Enclosure System Vapor Diffusion Apparatus-03 experiment (PCG-TES-03), Protein Crystal Growth Single Thermal Enclosure System-02 (PCG-STES-02), Shuttle Amateur Radio Experiment-II (SAREX-II), Middeck Active Control Experiment (MACE), Commercial Materials Dispersion Apparatus Instrumentation Technology Associates Experiments-03 (CMIX-03) und Midcourse Space Experiment (MSX).

Die Missionsdauer musste um einen Tag wegen schlechten Wetters verlängert werden, so dass es der bis dahin längste Flug eines Space Shuttles wurde.