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

Mission USMP-4 (United States Microgravity Payload). Die Experimente betrafen die Bereiche Materialforschung, Atmosphärenforschung, Technik und Biologie. Kadenjuk wurde der erste Ukrainer im All.

Der Satellit SPARTAN-201-04 geriet nach dem Aussetzen außer Kontrolle. Bei einer außerplanmäßigen EVA durch Scott und Doi am 24.11.1997 (7h 43m) wurde er mit den Händen wieder eingefangen. Während dieser EVA wurde zusätzlich ein kleiner Kran getestet.

Es folgten Schwerelosigkeits-Experimente zur Material-Wissenschaft und Biologie (u.a. Fluid und Flammen-Experimente, sowie Forschungen an Soja-Bohnen und Moos).

Weitere (geplante) EVA durch Scott und Doi am 02.12.1997 (4h 59m). Dabei wurde erneut der kleine Kran getestet. Außerdem kam erstmalig die AERCam Sprint (Autonomous EVA Robotic Camera Sprint) zu Einsatz. Dieser ca 33 cm große "Ball" wurde von Scott über Bord geworfen und vom Piloten Lindsey im Flight Deck per Joystick kontrolliert. Er umkreiste dann Columbia langsam. Zukünftig kann man damit jeden Winkel der ISS von außen erkunden.

Atmosphärenforschung wurde betrieben mit dem Experiment Solse (Shuttle Ozone Limb Sounding Experiment). Hierbei wurde die Höhenverteilung sowie das Verhalten des atmosphärischen Ozons untersucht. Weitere Ozonmessungen wurden in einem GAS-Behälter (Get Away Special) automatisch vorgenommen. Über ein Spektrometer und eine Kamera wurde die ultraviolette Strahlung im Bereich von 200 bis 400 Nanometer erfasst. Aus diesen Werten lässt sich die Ozonkonzentration sehr genau ermitteln. Im Komplex OARE wurden die Bremskräfte durch die Restatmosphäre in 250 Kilometern Höhe gemessen. SAMS stellt dagegen die kurzzeitigen Beschleunigungen fest, die durch Bewegungen der Astronauten und verschiedener Apparaturen entstehen.