Az űrsiklón hét asztronauta utazik. Hat férfi és egy nő. Az egyik űrhajós japán.  Az űreszköz legfontosabb rakománya a Kibo (Remény) japán kutatómodul négy egységének egyike.  A Discovery emellett az ISS egyetlen űrillemhelyének a napokban meghibásodott alkatrészét felváltó szerkezetet is magával szállít.

Az indítást követő kilencedik percben az űrrepülőgép miután megvált az emelkedésére rásegítő két gyorsító-rakétájától, ledobta külső üzemanyagtartályát, és Föld körüli orbitális pályára állt. 

A repülési terv szerint hétfőn köt ki a Nemzetközi Űrállomáson. Időközben az űrhajósok alaposan átvizsgálják hajójuk hővédő pajzsát, hogy egy esetleges sérülés ne vezessen tragédiához a visszatéréskor, mint az történt 2003 februárjában a Columbia űrsiklóval. 

A több mint 11 méter hosszú Kibo modul szinte kitölti a Discovery egész rakterét. Az űrhajósok három külső űrszerelési munka során illesztik a helyére. A modult teljes egészében a soron következő űrsiklórepülések alkalmával építik ki. A japánok hozzájárulása az ISS-programhoz az asztronauták számára egyaránt lesz lakó- és munkatér. A tervek szerint a  repülés ötödik napján nyitják ki a modult, és kúsznak át az űrhajósok a belsejébe.

A mostani küldetés alkalmával karbantartási munkákat is végeznek az ISS külső burkán. Így kicserélnek egy nitrogéntartályt, és ismételten megvizsgálják az egyik napelemtábla forgatórendszerét, amelyen korábban gondok akadtak, és azóta kikapcsolva tartják a rendszert. A Discovery legénységének egyik tagja, az amerikai Greg Chamitoff a Nemzetközi Űrállomáson marad felváltva az ugyancsak amerikai Garrett Reismant, aki három hónap után tér vissza a Földre.