Fedélzetén hétfős legénységgel sikeresen útnak indult az Atlantis amerikai űrsikló a floridai Cap Canaveral-i űrközpontból. A tervezettnek megfelelően közép-európai idő szerint szombat hajnali 1 óra 38 perckor (helyi idő szerint pénteken 19 óra 38 perckor) bocsátották fel az űrsiklót. Az indítási ablak ekkor nyílt meg, ettől kezdve tíz perc állt rendelkezésre, hogy felbocsássák az űrsiklót. Ha az időjárási körülmények nem tették volna lehetővé a startot, az amerikai űrkutatási hivatal (NASA) huszonnégy óra múlva próbálhatta volna meg ismét az űrsikló indítását.
   
A Rick Sturckow parancsnok vezette legénység minden tagja amerikai állampolgár, és ezúttal valamennyien férfiak. A repülőmérnök Clayton Anderson a Nemzetközi Űrállomáson marad, ő váltja a szintén amerikai Sunita Williamset, aki már négy hónapja tartózkodik az űrállomáson.
   
Az Atlantis 11 napos utazásra indult, ebből nyolcat tölt a Nemzetközi Űrállomáshoz csatlakozva. A küldetés alatt az amerikai űrhajósok folytatják az űrállomás szerkezetének további építését: egy több mint 16 tonnás szelvényt, valamint napelemeket és antennákat illesztenek az űrállomáshoz. A munkálatok elvégzéséhez háromszor kell majd űrsétát tenniük.