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

Hauptpunkte des Arbeitsprogrammes der Endeavour-Crew waren das Einfangen der japanischen Experimentierplattform SFU (Space Flyer Unit, vier Tonnen Masse, Start im März 1995), das Aussetzen des SPARTAN 206-Satelliten für zwei Tage und das Absolvieren verschiedener Tests bei zwei Außenbordarbeiten. Des Weiteren flogen eine Reihe sekundärer Experimente in der Nutzlastbucht und im Mitteldeck des Space Shuttle.

Die von Japan entwickelte und gestartete Freiflugplattform (Space Flyer Unit) wurde während des Fluges erfolgreich eingefangen. Das Einfangen mit dem Manipulatorarm hatte Koichi Wakata am dritten Flugtag übernommen. Da sich die Solarzellenpaneele nicht vollständig einklappen ließen, wurden sie vom Boden aus abgesprengt.

Am vierten Flugtag wurde der Satellit SPARTAN/OAST (Office of Aeronautics and Space Technology, 1,3 t Masse) ausgesetzt. Auf ihm wurden anschließend vier Experimente aktiviert. Reflex (Return Flux Experiment) dient der Überprüfung von Computermodellen über Verunreinigungen, die empfindliche Bauteile wie Linsen oder Sensoren im erdnahen Weltraum erfahren. Partikel lösen sich von der Oberfläche eines Raumflugkörpers und werden von den Molekülen der Restatmosphäre zurückgestoßen. Dieser Partikelrückfluss konnte bisher nicht mathematisch modelliert werden. Außerdem wurde mit Reflex auch die Erosion verschiedener Oberflächen durch chemische Reaktionen mit Stoffen der Erdatmosphäre untersucht. Mit GADACS (GPS Attitude Determination and Control Experiment) wurden wichtige Bahnparameter wie Flughöhe und Geschwindigkeit mit Hilfe von GPS-Daten berechnet. Ein ähnliches System befand sich auch an Bord der Endeavour. Bisher wurden dafür immer aufwändige Apparaturen mit Gyroskopen sowie Stern-, Sonnen- oder Erdsensoren verwendet. SELODe (Solar Exposure to Laser Ordnance Device) ist ein System, mit dem kleine Sprengladungen nicht mehr elektrisch, sondern mit Hilfe eines Lasers gezündet werden. Derartige Sprengladungen werden zur Abtrennung von Raketenstufen oder überflüssig gewordenen Teilen verwendet. Durch statische Aufladungen konnte es aber immer wieder zu Fehlzündungen kommen. SPRE (Spartan Packet Radio Experiment) schließlich ist ein experimentelles Amateurfunksystem, mit dem eine Bahnverfolgung auf der Basis von Amateurtechnik erprobt wurde. Er wurde nach 50-stündigem Freiflug wieder eingefangen.

EVAs wurden durch Leroy Chiao und Daniel Barry am 15. Januar 1996 (6h 9m) und durch Leroy Chiao und Winston Scott am 17. Januar 1996 (6h 41m) unternommen, um Werkzeuge und Montageverfahren für den Bau der damals geplanten Raumstation Alpha zu testen.

In der Nutzlastbucht des Shuttle befanden sich sechs weitere Experimente. Mit dem Shuttle Solar Backscatter Ultraviolet Experiment (SSBUV) wurde zum achten Mal die UV-Rückstrahlung der oberen Atmosphäre unterhalb der Flugbahn der Endeavour gemessen. Die Daten dienten vor allem der Eichung der Instrumente auf verschiedenen internationalen Satelliten (NOAA 9, 11 und 14 sowie UARS, ERS und Meteor 3). Mit ihnen wurde die Ozonkonzentration in verschiedenen Höhen überwacht.

Mit dem Shuttle Laser Altimeter (SLA) wurde die Entfernung des Shuttle zur Erde mittels Laserreflexion ermittelt. Die Messungen sind so präzise, dass man auch kleine Oberflächenerhebungen sowie Baumhöhen oder Flughöhen von Wolken messen konnte. SLA bestand aus einem Laser, der 10 Impulse pro Sekunde aussandte, einem Spiegel und einem Detektor für das reflektierte Licht. Er bestrahlte aus dem Orbit bei jedem Impuls eine Fläche, die so groß war wie ein Fußballfeld.

Mit Thermal Energy Storage wurde die Wärmespeicherfähigkeit von Fluoridsalzen untersucht. Die hier gespeicherte Wärme wird anschließend in elektrische Energie umgewandelt. Im Dauerbetrieb muss das Salz ständige Schmelz- und Erstarrungsvorgänge unversehrt überstehen. TES stellt also ein solardynamisches Energiesystem dar.

Beim Flexible Beam Experiment (FlexBeam) wurde untersucht, wie sich Schwingungen im luftleeren Raum dämpfen lassen. Bisherige Dämpfungssysteme beruhten immer auf beweglichen Massen, Federn, Oszillatoren oder kleinen Gasdüsen. FlexBeam bestand aus zwei flexiblen Aluminiumbalken, deren Vibrationen mit hoher Genauigkeit gemessen wurden.

Das Experiment Ballast Can bestand aus einer Falle für kleine kosmische Partikel. Durch derartige Messungen können Aussagen zur Konzentration von Mikrometeoriten in einer Höhe zwischen 300 und 400 Kilometern über der Erdoberfläche gemacht werden.

In einem Kanister wurde auch eine japanische Apparatur zur Proteinkristallgewinnung (Protein Crystal Growth) mitgeführt. Hier wurden Größe und Form gezogener Kristalle in 16 unabhängigen Kristallisationskammern erforscht. Dabei wurden drei verschiedene Kristallisationsmethoden erprobt (Kristallwachstum aus der Gasphase, Temperaturgradientenkristallisation, Free-Interface-Diffusion). Als Kristallisationsmedium diente ein Protein aus dem Herzen von Pferden (Ribonuklease S). Die dabei entstehenden bräunlichen Kristalle sind für die 35mm-Kamera gut zu filmen und auch später einfach zu untersuchen.

Im Mitteldeck der Raumfähre wurden ähnliche Untersuchungen angestellt. PCG war eine weiterentwickelte Apparatur zur Optimierung des Kristallwachstums aus der Dampfphase in der Schwerelosigkeit. Sie enthielt vier Behälter mit je 20 Proben. CPCG (Commertial Protein Crystal Growth) dagegen diente der kommerziellen Produktion von Proteinkristallen für medizinische Zwecke. Beim Endeavour-Flug wurden verschiedene Containerformen und -größen verwendet und der Temperaturgradient variiert. Mit einem geringeren Platzbedarf und damit verminderten Kosten sollte die Anlage für die industrielle Anwendung interessanter werden.

Ebenfalls im Mitteldeck fanden zwei biologische Untersuchungen im Auftrag des Nationalen Gesundheitsinstituts der USA statt (National Institute of Health). In einem speziellen Modulsystem wurden dazu mehrere weibliche Ratten mit Säuglingen mitgeführt. In den ersten drei Wochen des Lebens finden starke Veränderungen im Gehirn der Neugeborenen statt. Diese Veränderungen sollten erstmals in der Schwerelosigkeit untersucht werden. Die Geburt der Säuglinge lag bei den einzelnen Muttertieren 5, 8 bzw. 15 Tage zurück. Damit konnten unterschiedliche Entwicklungsphasen unter die Lupe genommen werden. Die Gehirne der Tiere wurden nach der Rückkehr auf die Erde genau untersucht. Das zweite Experiment beschäftigte sich mit der Entwicklung von Muskel- und Knochenzellen von Hühnerembryos. In der Schwerelosigkeit ist immer ein Gewebeverlust zu verzeichnen (Space Tissue Loss).