Sierpień 1974 – rozpoczął roczne szkolenie w Szkole Pilotów Doświadczalnych Sił Powietrznych (US Air Force Test Pilot School) w kalifornijskiej bazie lotniczej Edwards.
Lipiec 1975 – po ukończeniu kursu został skierowany do zlokalizowanego w tejże bazie Centrum Lotów Doświadczalnych Sił Powietrznych (Air Force Flight Test Center). Pełnił w nim m.in. funkcję szefa sekcji technicznej w wydziale szkolenia. Zajmował się zagadnieniami proceduralnymi, ponadto odpowiadał za stan techniczny floty powietrznej Szkoły Pilotów Doświadczalnych (A-7 Corsair II, A-37 Dragonfly, T-38 Talon, F-4 Phantom II, T-33 i NKC-135 Stratotanker).
Spędził w powietrzu ponad 1700 godzin.
Praca w NASA i kariera astronauty
16 stycznia 1978 – został przyjęty do ósmej grupy astronautów NASA.
1979 – po zakończeniu szkolenia podstawowego w Centrum Lotów Kosmicznych im. Lyndona B. Johnsona (JSC) i uzyskaniu w sierpniu kwalifikacji specjalisty misji pracował m.in. w Laboratorium Integracji Awioniki Wahadłowca (Shuttle Avionics Integration Laboratory – SAIL) w zespołach zajmujących się testowaniem i weryfikacją oprogramowania.
1985 – w dniach 24–27 stycznia odbył swój pierwszy lot kosmiczny, pełniąc funkcję specjalisty misji. Wyprawa STS-51-C wahadłowca Discovery miała charakter wojskowy. Dowodził nią Ken Mattingly. Pilotem promu był Loren Shriver, a specjalistami ładunku – James Buchli i Gary Payton. Po trzydniowym locie Discovery wylądował na pasie KSC. Niedługo potem Onizuka został przydzielony do załogi misji STS-51-L, której realizację zaplanowano na styczeń 1986.
Astronauta spoczął na Cmentarzu Pacyfiku – Miejscu Pamięci Narodowej (National Memorial Cemetery of the Pacific) w Honolulu na Hawajach. Pośmiertnie został awansowany do stopnia pułkownika US Air Force.
Jego nazwisko otrzymała jedna z planetoid okrążających Słońce, odkryta w 1984.
Studenci Szkoły Pilotów Doświadczalnych Sił Powietrznych przyznają corocznie Onizuka Prop Wash Award. Wyróżnienie otrzymuje absolwent, który znacząco zasłużył się w dziele kształtowania ducha i wysokiego morale swojej grupy rocznikowej.
Wykaz lotów
Loty kosmiczne, w których uczestniczył Ellison S. Onizuka