V únoru 2002 byl jmenován letovým specialistou mise STS-115, jejíž start byl naplánován na jaro 2003. Po havárii Columbie byl let odložen. Do vesmíru se posádka mise STS-115 dostala v raketoplánu Atlantis až ve dnech 9. – 21. září 2006. Astronauté pokračovali ve výstavbě ISS – přivezli a připojili &lt;a href="Integrated%20Truss%20Structure"&gt;nosníky P3/P4&lt;/a&gt; a sluneční panely na nich upevněné. Burbank v průběhu montáže vystoupil do otevřeného vesmíru na 7 hodin a 11 minut. Po splnění úkolů astronauté přistáli na mysu Canaveral. Let trval 11 dní, 19 hodin a 7 minut.