Nach wochenlangen Startverschiebungen gelang am 20.05.2005 endlich der Start des vierten Exemplars aus einer fünf Satelliten umfassenden Serie meteorologischer Satelliten des POES (Polar-​orbiting Operational Environmental Satellites) Programms. Nachdem die bei den letzten Starts eingesetzte Titan-​23G nicht mehr verfügbar war, erfolgte der Start mit einer Delta 7320 von der Vandenberg AFB. Dafür waren erhebliche Anpassungen an dem Satelliten erforderlich gewesen und auch das Startprofil war ein anderes. Anfang des Monats hatte schlechtes Wetter mehrfach einen Start verhindert. Dann fiel eine Wasserpumpe der Sprinkleranlage auf dem Startkomplex SLC-​2 W aus. Und schließlich löste sich eine Schlauchverbindung an der Nutzlastverkleidung vorzeitig, was Befürchtungen aufkommen ließ, Kerosin könne beim Abpumpen des Treibstoffs aus der Erststufe die Nutzlast kontaminiert haben. Zwar bestand hierfür nur eine minimale Gefahr, doch wurde eine Inspektion angesetzt. Der neu aufgenommene Countdown am 20.05.2005 verlief dann reibungslos. Ohne Probleme erreichte NOAA-​N seinen Orbit. Nach einer Testphase stellte ihn die Wetterbehörde NOAA als NOAA 18 in Dienst. Neben einer Vielzahl meteorologischer Sensoren hatte der Satellit auch wieder eine COSPAS-​SARSAT Nutzlast an Bord zur Lokalisierung verunglückter Personen. Die meteorologische Nutzlast umfaßte das Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR/3), den High Resolution Infrared Radiation Sounder (HIRS/4), das Solar Backscatter Ultra-​violet Radiometer (SBUV/2) und die Advanced Microwave Sounding Unit (AMSU-​A). Die bisher ebenfalls mitgeführte (AMSU-​B) war hingegen von einem neuen Instrument, dem Microwave Humidity Sounder (MHS) abgelöst worden. Wieder an Bord waren auch der Space Environment Monitor (SEM/3) und das Data Collection System (DCS/2). Die sonnensynchrone Bahn des Satellit war so gewählt, daß der Überflug des Äquators bei optimalem Sonnenstand jeweils nachmittags erfolgte. Das machte ihn zum Nachfolger von NOAA 17. Als der am 10.04.2013 deaktiviert wurde, übernahm NOAA 18 planmäßig.
Zusammen mit NOAA-​N′, dem letzten Satelliten der Baureihe, sollte NOAA-​N das Bindeglied zur nächsten Generation amerikanischer meteorologischer Satelliten bilden. Doch sowohl der Start von NOAA-​O verzögerte sich, nachdem der Satellit beim Hersteller schwer beschädigt worden war, als auch die Indienststellung des NPOESS (National Polar-​orbiting Operational Environmental Satellite System). Letzteres jedoch aufgrund anhaltender technischer und Budgetprobleme.