Ngày 17/3, sau hai ngày được phóng lên quỹ đạo, tàu Discovery đã ghép nối thành công với Trạm Vũ Trụ Quốc tế (ISS), bắt đầu sứ mệnh kéo dài 13 ngày.
Dự kiến, các nhà du hành của trạm ISS và tàu Discovery sẽ mở cửa thông giữa hai tàu và gặp gỡ nhau trong hai giờ. Ưu tiên đầu tiên khi 10 nhà du hành gặp nhau là việc trao đổi nhân sự, theo đó, nhà du hành người Nhật Bản Koichi Wakata sẽ thay thế nữ du hành người Mỹ Sandra Magnus, đã làm việc trên ISS 4 tháng.
Bên cạnh đó, phi hành đoàn gồm 7 nhà du hành trên tàu Discovery còn lên kế hoạch cho 3 lần đi bộ ra ngoài khoảng không nhằm lắp đặt hai cánh của tấm pin Mặt Trời thứ tư và cũng là tấm pin cuối cùng trên ISS, trị giá 300 triệu USD.
Nếu được lắp đặt thành công, các trạm thu năng lượng của ISS có thể sản xuất 124 kw điện, đủ năng lượng cung cấp cho các phòng thí nghiệm khoa học và hỗ trợ việc mở rộng gấp đôi sức chứa hiện nay của ISS lên 6 người vào tháng 5. Dự định, chuyến ra ngoài khoảng không đầu tiên sẽ diễn ra ngày 19/3.
Ngoài ra, tàu Discovery còn mang theo hệ thống lọc nước mới, được thiết kế nhằm chuyển hóa nước tiểu và các loại nước thải thành nước uống cho 6 phi hành gia. Thiết bị này đã được các phi hành gia tàu Endeavour lắp đặt hồi tháng 11 song đã bị vỡ.
Theo NASA, việc chuyển nước sạch từ Trái Đất lên trạm ISS sẽ kết thúc vào năm 2010 nhằm tiết kiệm chi phí.Nếu mọi việc tiến triển tốt, tàu Discovery sẽ kết thúc sứ mệnh và quay trở về Trung tâm Vũ trụ Kennedy, ở bang Florida, vào ngày 28/3 tới.
Kể từ tháng 2/2009, việc phóng tàu Discovery đã bị hoãn tới 5 lần. Mới đây nhất, ngày 11/3, kế hoạch phóng tàu Discovery đã bị hoãn do phát hiện rò rỉ khí. Do lịch trình thay đổi, sứ mệnh của tàu con thoi Discovery sẽ bị rút ngắn từ 14 ngày xuống còn 13 ngày và các phi hành gia chỉ thực hiện 3 chuyến đi bộ ra ngoài khoảng không thay vì 4 chuyến như dự kiến.
