Sluneční sonda Ulysses, zdánlivě vypuštěná od Slunce, byla gravitačním polem Jupiteru vymrštěna vysoko nad rovinu ekliptiky. Pak proletěla nejprve nad jižním a posléze i nad severním pólem Slunce.

Ještě první den letu aktivovala posádka automatický experiment Chromex-2 (Chromosome and Plant Cell Division in Space). Ten se, jak z anglického názvu patrno, zabývá studiem vlivu beztíže na změny v chromosomech a v procesu buněčného dělení rostlinných buněk v tkáňových kulturách.

Dalším biologickým experimentem byl PSE (Physiological System Experiments), Zde šlo především o odzkoušení modulu pro chov laboratornich zvířat ve stavu beztíže. Systém byl, ovšem s problémy, prověřován již při letu STS-29, v březnu 1989. Tentokráte si však osádka raketoplánu nemohla stěžovat ani na únik krmiva, ani na pronikavý zápach, šířící se z biologického modulu s krysami.

Druhý den letu probíhal ve znamení vědeckých pokusů. Astronauti uvedli v činnost zařízení SSBUV (Shuttle Solar Backscatter Ultra Violet Experiment), určené ke studiu ultrafialového záření odráženého atmosférou (zjišťování obsahu ozónu v ovzduší).

Na palubě probíhal automatický experiment IPMP (Investigation into Polymer Membrane Proeessing) pro firmu Batelle.

Bill Shepherd a Tom Akers vyklopili z nákladového prostoru dálkový manipulátor RMS, na jehož konci, poblíž zápěstního kloubu, byla umístěna deska se vzorky slunečních článků užívaných na družicích typu Intelsat 6. "Kanadskou ruku" pak natočili tak, aby deska s bateriemi směřovala proti směru letu. Pokus označený ISAC (Intelsat Solar Array Coupon) slouží ke zjištění, do jaké míry budou poškozeny sluneční články družice Intelsat 6 F-2 působením atomárního kyslíku v blízkosti Země.

Poslední experiment byl velice atraktivní: v přetlakové komoře byl zapálen vzorek filtračního papíru a proces hoření zachycovaly dvě kamery. Pokus byl charakterizován zkratkou SSCE, neboli Solid Surface Combustion Experiment.