Start von Cape Canaveral (KSC); Landung in Cape Canaveral (KSC). Der Start war bereits für den 11. November 1995 geplant, musste aber wegen schlechten Wetters abgesagt werden.

Nach zweitägigem Alleinflug koppelte die Atlantis am 15.11.1995 an die MIR an. Es war die zweite Kopplung mit der russischen Raumstation MIR. Dabei wurde ein Kopplungsstutzen mitgeführt und an der MIR zurückgelassen. Es folgten gemeinsame Forschungsarbeiten mit der 20. MIR-Stammbesatzung. Zentrale Aufgabe der Mission war auch der Transport von Wasser, Versorgungsgütern, neuen Geräten und Experimenten zur Raumstation und der Rücktransport von Experimentalproben und kommerziell produzierten Halbleiter- und Proteinkristallen zur Erde. Nach dreitägigem gemeinsamem Flug (15. - 18.11.1995) koppelte die Atlantis wieder von der MIR ab und kehrte zur Erde zurück.