Vo februári 2002 bol menovaný letovým špecialistom misie STS-115, ktorej štart bol naplánovaný na jar 2003. Po havárii Columbie bol let odložený. Do vesmíru sa posádka misie STS-115 dostala v raketopláne Atlantis až v dňoch 9. – 21. septembra 2006. Astronauti pokračovali vo výstavbe ISS – priviezli a pripojili &lt;a href="Integrated%20Truss%20Structure"&gt;nosníky P3/P4&lt;/a&gt; a slunečné panely na nich upevnené. Burbank v priebehu montáže vystúpil do otvoreného vesmíru na 7 hodín a 11 minút. Po splnení úloh astronauti pristáli na myse Canaveral. Let trval 11 dní, 19 hodín a 7 minút.