STS-8 startete von Cape Canaveral (KSC). Die Challenger landete nach gut sechstägigem Flug auf der Edwards AFB, Runway 22. Es war dies der erste Nachtstart und die erste Nachtlandung eines Space Shuttle.

Mehr als drei Wochen nach der Landung stellte sich heraus, dass die Challenger beim Start nur knapp einer Katastrophe entgangen ist. Bei den Triebwerksdüsen der Feststoffraketen, die aus dem Atlantik geborgen wurden, war eine Hitzeschutzverkleidung bis auf einen Rest von 0,51 cm heruntergebrannt. Normalerweise wird diese Schutzschicht nur bis auf 2,54 bis 3,81 cm abgebrannt. Nach inoffiziellen Informationen wäre die restliche Schutzschicht nach höchstens 14 weiteren Sekunden Brenndauer vollständig durchgebrannt gewesen.

Am zweiten Flugtag war das Aussetzen des indischen Mehrzwecksatelliten Insat-1B vorgesehen. Der quaderförmige Hauptkörper hatte Abmessungen von 2,18 x 1,55 Meter. An ihm befanden sich zwei ausklappbare Parabolantennen. Die Solarzellenausleger verhalfen dem Satelliten zu einer Spannweite von 19,4 Meter. Beim Start betrug die Masse des Satelliten 1.100 kg.
Nach den vorbereitenden Arbeiten wurden gut 25 Stunden nach dem Start die kleinen pyrotechnischen Sprengsätze gezündet und schoben den um seine Längsachse rotierenden Satellit sanft aus dem Frachtraum des Orbiters. Unglücklicherweise wurde beim Aussetzen das mechanische Öffnungssystem der Solarflächen von Insat-1B leicht beschädigt. Dadurch gab es später im geostationären Orbit Probleme damit. Durch Zündung der Orbiter-Triebwerke wurde die Entfernung zu dem Satelliten vergrößert. Eine halbe Stunde später zündete die PAM-D-Oberstufe des Satelliten. Nach einer Zündung des integrierten Apogee Kick Motor war der Satellit auf dem Weg in seine geostationäre Erdumlaufbahn.

In den nachfolgenden Flugtagen wurde der Greifarm des Space Shuttle einem weiteren Härtetest unterzogen. Da keine "echte" Nutzlast von 3 bis 5 Tonnen zur Verfügung stand, wurde mit geringem Kostenaufwand der passive "Payload Flight Test Article" (PFTA) gebaut. Mit ihm wurde eine entsprechende Nutzlast simuliert. Die hantelförmige Konstruktion von 6,03 x 4,77 Metern war mit Blei beschwert und erbrachte eine Gesamtmasse von über 3.800 kg. Mit dieser "Nutzlast" konnten größere und schwerere Lasten zufriedenstellend simuliert werden. Dale Gardner ergriff den PFTA und hob ihn aus dem Frachtraum hinaus. Danach folgten vorher festgelegte Bewegungen sowohl im manuellen als auch im automatischen Modus. Getestet wurde auch das Verhalten insbesondere der RMS-Gelenke bei einer Triebwerkszündung durch Richard Truly.

Zu den weiteren Aufgaben gehörten Elektrophorese-Experimente, medizinische Experimente zum "Space Adaption Syndrome" (also der sogenannten Weltraumkrankheit). Diese Versuche wurden von dem Arzt William Thornton betreut. Auch sollte herausgefunden werden, ob auf der Erde erlernte Biofeedback-Techniken auch im Weltraum erfolgreich angewendet werden können. Die Experimente an den sechs Ratten dienten lediglich dem Nachweis, dass Tiere an einem bemannten Raumflug teilnehmen können, ohne dass Tiere oder Menschen negativ beeinflusst werden. Es wurden aber auch verschiedene Erderforschungs- und raumfahrtwissenschaftliche Experimente mit den vier mitgeführten GAS-Kanistern gestartet.