STS-36
船長 - ジョン・クレイトン (2)
操縦手 - ジョン・キャスパー (1)
ミッションスペシャリスト1 - マイク・マレーン(英語版) (3)
ミッションスペシャリスト2 - デヴィッド・ヒルマーズ(英語版) (3)
ミッションスペシャリスト3 - ピア・ツート(英語版) (1)
アトランティスは、1990年2月28日2時50分22秒(EST)に打ち上げられた。打上げは、当初1990年2月22日に予定されていたが、船長の体調不良と悪天候のために何度か延期された。乗組員の体調不良によって有人宇宙ミッションが延期されたのは、1970年のアポロ13号以来のことだった。一度目の延期では、1990年2月25日に再設定されたが、コンピュータの不調によって再度延期された。再々設定された2月26日は、悪天候により延期された。成功した1990年2月28日の打上げは、00時00分から04時00分(EST)の間の秘密の打上げ窓の中で行われたものだった。このミッションの打上げ重量は、秘密とされている。
このミッションの打上げ軌道は特殊であり、軌道傾斜角は、62°に達した。このいわゆる「ドッグレッグ」軌道のため、アトランティスは、海面上に出た際に手動で方位角を変更する操作が行われた。この操作は、機体のパフォーマンスを低下させるものの、ケネディ宇宙センターから必要な展開軌道に到達するための唯一の手段だった(元々、打上げはヴァンデンバーグ空軍基地から行われる予定であったが、当地のスペースシャトル打上げ施設の計画は、1989年に棚上げされていた)。軌道は、ハッテラス岬、ケープコッドの近くやカナダの一部の上空を通り、陸地の上空を飛行することを禁止する飛行規則は一時停止された。