STS-27
船長 - ロバート・ギブソン(英語版) (3)
操縦手 - ガイ・ガードナー(英語版) (1)
ミッションスペシャリスト1 - マイク・マレーン(英語版) (2)
ミッションスペシャリスト2 - ジェリー・ロス (2)
ミッションスペシャリスト3 - ウィリアム・シェパード (1)
当時最も新しいオービタであったアトランティスの3度目の飛行で、アメリカ国防総省のために秘密ミッションとして行われた。USA-34という1つの人工衛星を展開した。近年、NASAの文書の開示によって、USA-34は、アメリカ国家偵察局と中央情報局のための速報監視用レーダー、全天候型偵察衛星ラクロスであったことが明らかとなっている。
このミッションは、元々1988年12月1日に打ち上げられる予定であったが、打上げ場に雲が多く強風だったため、1日延期された。打上げは、1988年12月2日9時30分(EST)にケネディ宇宙センター第39発射施設Bから行われ、1988年12月6日18時35分(EST)にエドワーズ空軍基地第17滑走路に着陸した。ミッションの合計時間は、4日間と9時間6分に及んだ。アトランティスは、12月13日にケネディ宇宙センターに戻り、良く14日にオービタ整備施設に移された。
このミッションでは、船外活動が行われたのではないかと推測されている。飛行から数年後に行われた乗組員のインタビューで、人工衛星を放出する際にトラブルがあり、人工衛星とランデブーしながら修理が行われたことが示唆された。これが真実であれば、恐らくロスとシェパードが行ったものと考えられたが、国防総省による秘密ミッションであったため、そのような船外活動が本当に行われたかどうかは、未だ明らかになっていない。