Start von Cape Canaveral (KSC); Landung auf der Edwards AFB. Wegen Ausfall des mittleren Triebwerks beim Start wurde die geplante Bahnhöhe von 400 km nicht erreicht, dennoch war es eine stabile Umlaufbahn. Ein erster Startversuch am 12. Juli 1985 wurde drei Sekunden vor dem Abheben abgebrochen, weil ein Kühlventil im Triebwerk 2 des Space Shuttles nicht funktionierte.

Dritter Einsatz des Raumlabors Spacelab (Mission SL-2), diesmal kam jedoch nur das kurze Modul zum Einsatz. Zusätzlich war allerdings eine Außenpalette montiert. Erster Einsatz des "Instrument Pointing System" (IPS) der Firma Dornier zur präzisen Ausrichtung von astronomischen Teleskopen; Aussetzen und Wiedereinfangen der Plattform PDB.

Es wurden Experimente auf den Gebieten Lebenswissenschaften, Plasmaphysik, Astronomie, Astrophysik, Atmosphären- und Sonnenforschung und weitere technische Forschungen durchgeführt. Die geplante Missionsdauer wurde um einen Tag verlängert.