月11日14点01分，美国亚特兰提斯号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。在此次太空之旅中，机上的7名宇航员通过5次太空行走对哈勃太空望远镜进行了最后一次维护，为其更换了大量设备和辅助仪器，进行了脱胎换骨的维护更新。这些更新主要包括：以新的第三代广域照相机（WFC3）取代WFPC2；安装新的宇宙起源频谱仪（COS）、取回该处的COSTAR光学矫正系统；修复损坏的先进巡天照相机（ACS）；修复损坏的太空望远镜影像摄谱仪（STIS）；替换损坏的2#精细导星感测器（FGS）；更换科学仪器指令和数据处理系统