Lennon aikana avaruusasemalla oli 13 henkeä yhtä aikaa, mikä on kaikkien aikojen suurin määrä.[10][11] Endeavour kuljetti myös 500:nnen ihmisen avaruuteen.[12] Lennolla oli mukana myös ensimmäistä avaruuslentoaan suorittava suomalaissukuinen tehtäväspesialisti Timothy Kopra.[13]
Endeavour telakoitui ISS:ään 17. heinäkuuta kello 20.47 Suomen aikaa. Kello 22.48 avattiin Endeavourin ja avaruusaseman välinen luukku. Ensimmäistä kertaa avaruusasemalla oli ennätykselliset 13 henkeä. Timothy Kopra ja avaruusasemalla työskentelevä japanilainen Koichi Wakata vaihtoivat tehtäviä Wakatan siirtyessä STS-127:n miehistöön ja palatessa heidän mukanaan maahan. Sukkulamiehistö jäi asemalle vielä 11 päiväksi. Kopra jäi asemalle vielä noin kuukaudeksi Retkikunta 20:n jäsenenä. [14]
Lennon pääasiallinen tehtävä oli kuljettaa ja asentaa ISS-avaruusasemalle japanilaisen Kibō-laboratoriomoduulin kaksi viimeistä osaa: ulkopuolinen lavetti (JEM EF) ja ulkopuolinen paineistamaton osa (ELM-ES). Lennolla suoritettiin viisi avaruuskävelyä. Lento kesti lähes 16 päivää. Endeavour laskeutui 31. heinäkuuta kello 17.48 Suomen aikaa Kennedyn avaruuskeskukseen Floridaan.[15]
Kibō-moduulin kahden viimeisen osan lisäksi hyötykuormaan kuuluu myös avaruusaseman runkoelementinP6 truss kuusi uutta akkua vanhojen palatessa sukkulalla takaisin maahan. Lisäksi avaruusasemalle kuljetetaan LDU (Linear Drive Unit), PM-2 (Pump Module-2) ja SGANT (Space to Ground Antenna Group), mitkä kaikki tullaan siirtämään aseman ulkoiseen varastoon (ESP-3) avaruuskävelyn aikana. Lisäksi mukana on erilaisia mikro- ja pikosatelliitteja.
