航天中心39号发射台发射升空，于4月7日3时44分（协调世界时7时44分）与国际空间站和谐号节点舱对接，于4月17日8时52分（协调世界时12时52分）解除对接，于4月20日9时8分（协调世界时13时8分）降落于肯尼迪航天中心。此次发射的主要任务为给国际空间站提供补给、更换一个液氨冷却罐，任务的有效载荷有与装载了新的氨罐的轻型多功能设备支撑结构运载工具 (LMC) 。此次发射也是继STS-128后第二次使用。此次任务前在肯尼迪航天中心停放发现号航天飞机的机库内曾发现可卡因，也险些因氦隔离阀门泄漏而推迟。