STS-131

Der Start der Discovery zur Mission STS-131 erfolgte im ersten Anlauf bei perfektem Wetter planmäßig am 5. April 2010 um 10:21 UTC. Durch den Start kurz vor Sonnenaufgang wurde das Shuttle schon bald nach dem Abheben von der Sonne angestrahlt. Kurz zuvor hatte die ISS den Startplatz überflogen. Gegen 13:15 UTC stellte sich nach dem Öffnen der Ladebuchtluke beim Ausklappen der Ku-Band-Antenne heraus, dass die Datenübertragung zu den TDRS nicht funktionierte. Dadurch stand für das Shuttle keine ausreichende Echtzeitübertragungmöglichkeit während der Inspektion des Hitzeschildes mithilfe des Orbiter Boom Sensor System zur Verfügung, die Daten wurden stattdessen an Bord der Discovery gespeichert.

Am dritten Flugtag erfolgten mittels einer 10-sekündigen Feuerung des linken OMS-Triebwerkes letzte Kurskorrekturen. Danach führte die Discovery das Rendezvous Pitch Maneuver aus, bei dem die Crew der ISS die Hitzeschutzkacheln fotografiert. Um 7:44 UTC dockte die Discovery trotz des Ausfalls des Radars erfolgreich an das ISS-Modul Harmony an, um 9:11 UTC wurden die Luken zwischen Station und Orbiter geöffnet. Direkt nach der Begrüßung der ISS-Crew wurde mit der Übertragung der Daten aus dem Rendezvous Pitch Maneuver und aus der Inspektion des Hitzeschutzschildes des Vortages an die NASA begonnen. Dazu wurde die intakte Ku-Band-Antenne der ISS benutzt.

Am vierten Flugtag hoben Stephanie Wilson und Naoko Yamazaki Leonardo mit dem Roboterarm der ISS (SSRMS) aus der Ladebucht der Discovery und dockten es an Harmony an. Etwa siebeneinhalb Stunden später wurden die Luken zwischen Leonardo und der ISS geöffnet und damit begonnen, die insgesamt acht Tonnen Fracht auszuladen. Rick Mastracchio und Clayton Anderson trafen Vorbereitungen für ihren Außenbordeinsatz am nächsten Flugtag, bei dem unter anderem ein neuer Ammoniaktank an die Station angebracht werden sollte.

Am fünften Flugtag führten Rick Mastracchio und Clayton Anderson den ersten Außenbordeinsatz durch. Dabei wurde der neue Ammoniaktank mit dem Roboterarm der ISS aus der Nutzlastbucht der Discovery gehoben und an einer vorläufigen Position an der Trägerstruktur der ISS befestigt. Dieses Vorgehen ist nötig, da der SSRMS nicht von einer Basis aus sowohl die Nutzlastbucht als auch die endgültige Position erreichen kann, sondern die Basis wechseln muss, während sich der Tank auf der Zwischenposition befindet. Des Weiteren wurde ein Experiment von der Außenstruktur des japanischen Moduls Kibō entfernt und ein defektes Gyroskop des Navigationssystems der ISS ausgetauscht.

Am sechsten Flugtag wurde bekanntgegeben, dass die Mission um einen Tag verlängert wird. Dadurch war genug Zeit vorhanden, um eine Untersuchung der Hitzeschutzkacheln vorzunehmen und die Daten zur Erde zu übertragen, während das Shuttle noch an der ISS angedockt war. Durch die defekte Ku-Band-Antenne der Discovery war es nötig, die Antenne der ISS zu benutzen. Es wurde weitere Fracht aus Leonardo in die Station transportiert, darunter die Window Observational Research Facility (WORF), die am gegen die Erde gerichteten Fenster des US-Moduls Destiny angebracht wurde. Rick Mastracchio und Clayton Anderson trafen Vorbereitungen für ihren nächsten Außenbordeinsatz, bei dem der neue Ammoniaktank an seine endgültige Position gebracht werden soll.