Na krovu raketoplana Atlantis so v vesolje poleteli poveljnik misije Scott Altman, pilot Gregory Johnson ter člani posadke Megan McArthur, John Grunsfeld, Mike Massimino, Andrew Feustel in Michael Good. Misija bo trajala 11 dni in predvidenih je pet vesoljskih sprehodov, od četrtka naprej. Posadka raketoplana bo najprej preverila vesoljsko plovilo, ali se morda ni poškodovalo med vzletom. Za primer hudih težav na izstrelišču čaka raketoplan Endeavour.

Misija Atlantisa je namenjena obnovi in tehnološki posodobitvi teleskopa, ki je v vesolju od aprila 1990. S tem zadnjim človeškim obiskom mu želijo podaljšati življenjsko dobo najmanj do leta 2014 in povečati tehnološke zmogljivosti raziskovanja vesolja. Hubble naj bi ob koncu svojega delovanja padel na Zemljo, predvidoma v Indijski ocean. Misija Atlantisa je 126. po vrsti za raketoplane in 30. po vrsti za Atlantis.