Die Mission STS-​123  „Endeavour“ F-​21  war als ISS Aufbaumission 1 J/A konzipiert worden. Dementsprechend umfangreich war der Flugplan. Er umfaßte u.a. den Transport des japanischen Raumstationsmoduls ELM-​PS (Experiment Logistics Module — Pressurized) „Kibō“ zur ISS und dessen Montage dort. Mit an Bord war außerdem der kanadische robotische Manipulator (Special Purpose Dexterous Manipulator — SPDM) „Dextre“ zur Verwendung mit dem Canadarm2 Ausleger der Station. Und dem Austausch eines Teils der ISS Besatzung diente der Flug ebenfalls. Da die Montagearbeiten zur Vervollständigung der Station auch eine Reihe von Außenbordmanövern erforderlich machten, würde diese Mission die bis dahin längste Kopplung eines Space Shuttle mit der ISS mit sich bringen. Möglich wurde das nur durch den Einsatz des Station-​to-​Shuttle Power Transfer System (SSPTS), über das Teile des elektrischen Systems des Shuttle durch die ISS gespeist werden konnten. Ursprünglich war der Start der „Endeavour“ für den 14.02.2008 geplant gewesen. Doch der verspätete Start der STS-​122  Mission machte eine Verschiebung auf den 11.03.2008 erforderlich. Um 06:28 UTC hob das Shuttle von Cape Canaveral ab. Die Mission stand unter Kommando des erfahrenen Dominic Gorie. Als Pilot fungierte Gregory Johnson, während als Missionsspezialisten Robert Behnken, Michael Foreman, Richard Linnehan, Takao Doi und Garrett Reisman an Bord waren. Der aus bahnmechanischen Gründen erforderliche Nachtstart der „Endeavour“ verlief ohne nennenswerte Probleme und so konnte sich die Crew zunächst den üblichen Routineprozeduren widmen, zu denen auch die Inspektion des Hitzeschutzschildes des Shuttles zählte. Extra für diesen Start war zudem an der Unterseite des Orbiters eine Digitalkamera mit Blitzlicht montiert worden, die über 45 s eine Serie von Fotos zum Zustand des Isolierschaum am Außentank erstellt hatte. Schäden wurden auch auf diesen Aufnahmen nicht entdeckt. Am 13.03.2008 manövrierte Kommandant Gorie die „Endeavour“ dann so, daß auch die ISS Crew den Hitzeschild hochauflösend fotografieren konnte. Dann brachte er das Shuttle in die Position für das Rendezvous-​Manöver. Das Docking fand am 13.03.2008 um 03:50 UTC statt. Nach dem Öffnen der Verbindungsluken zwischen den Raumschiffen wurde der Konturensitz von Reisman im angekoppelten Sojus Rettungsraumschiff montiert. Missionsspezialist Reisman wurde damit Mitglied der ISS Expedition 16, während der Franzose Léopold Eyharts mit seinen Habseligkeiten nun an Bord des Shuttle wechselte. Am 14.03.2008 unternahmen Linnehan und Reisman ab 01:18 UTC das erste Außenbordmanöver dieser Mission. Zunächst begaben sich die beiden Astronauten in die Nutzlastbucht des Shuttle und lösten dort die Transportsicherungen am ELM-​PS. Dieses wurde anschließend mit dem Manipulatorarm aus den Nutzlastbucht gehoben und um 08:06 UTC am „Harmony“ Modul angekoppelt. Linnehan und Reisman widmeten sich unterdessen dem „Dextre“ Manipulator. Dieser war in Einzelteilen auf einer Spacelab Palette angeliefert worden und bereits am Vortag zur Payload ORU Accommodation (POA) der Mobile Base Station (MSB) herübergehoben worden. Bei ihren Arbeiten stießen die beiden Raumfahrer unerwartet auf ein Problem. „Dextre“ ließ sich nicht über die dafür vorgesehene temporäre Einspeisung der Palette mit Strom versorgen. Daraufhin versuchte die Flugleitung vergeblich, das vermutete Softwareproblem mit einem Patch zu beheben, später erkannte man aber, daß es sich wohl eher um einen Konstruktionsfehler des „Ladekabels“ handelte. Nun drohte allerdings „Dextre“ Schaden zu nehmen, sollten seine elektrischen Heizelemente nicht aktiviert werden können. Als Notmaßnahme koppelte daher der Canadarm2 an „Dextre“ an. Problemlos verliefen hingegen die Arbeiten am Videosystem der Station. Nach 7:01 h waren die Astronauten zurück in der Luftschleuse. Bereits am 15.03.2008 ab 23:49 UTC unternahm Linnehan seinen nächsten Weltraumausstieg, diesmal mit seinem Kollegen Foreman. Sie setzten die Montage der „Dextre“ Greifhand fort, wobei sie Schwierigkeiten hatten, einen der Arme von „Dextre“ von der Spacelab-​Palette zu lösen. Es kostete sie über eine halbe Stunde, den festsitzenden Bolzen zu lösen. Nach 7:08 h beendeten Linnehan und Foreman ihre EVA. Bereits früher am Tag hatten ISS-​Kommandantin Peggy Whitson und der Vertreter der japanischen JAXA, Doi, erstmal die Luken zum Japanese Experiment Module „Kibō“ geöffnet. Die Crew war nun damit beschäftigt, Kabelverbindungen zum Rest der Station herzustellen und die Systeme des Moduls in Betrieb zu nehmen. Während diese Arbeiten voranschritten, begaben sich Linnehan und Behnken in die „Quest“ Luftschleuse, um sich auf das nächste Außenbordmanöver vorzubereiten. Dieses begann am 17.03.2008 um 22:51 UTC und hatte zum Ziel, die Arbeiten an „Dextre“ abzuschließen. Eine Videokamera, eine Werkzeughalterung sowie eine Plattform mit Ersatzteilen wurden angebracht. Während diese Arbeiten weitgehend reibungslos verliefen, scheiterte die Montage eines MISSE Containers (Materials International Space Station Experiment) am „Columbus“ Modul. Am 18.03.2008 waren die beiden Astronauten nach 6:53 h zurück an Bord der ISS. Zu den weiteren Punkten, die der Flugplan für diesen und den nächsten Tag vorsah, zählten Funktionstests mit „Dextre“, der nach deren Abschluß in einer Halterung am „Destiny“ Labor befestigt wurde und nun auf seinen Einsatz wartete. Kleinere Probleme, die die Erprobung offenbart hatte, waren nach Ansicht der Flugleitung zu überwinden. Später wurde die Spacelab-​Palette, auf der „Dextre“ angeliefert worden war, zurück in die Ladebucht der „Endeavour“ gehoben und dort verstaut. Der 20.03.2008 wurde den Crews von Shuttle und ISS weitgehend zur Erholung gewährt. Lediglich einige leichtere Tätigkeiten sowie Interviews mit den Medien und eine Konferenzschaltung mit dem japanischen Premierminister standen auf dem Programm. Am Ende des Tages begaben sich Behnken und Foreman zum „camp out“ in die „Quest“ Luftschleuse. Während ihrer EVA am 20.03.2008 ab 22:04 UTC ersetzten sie zunächst ein defektes Remote Power Control Module, eine Sicherung, an der Gitterstruktur der Station. Probleme gab es dabei beim Lösen eines Steckers am Z1 Truss. Dann widmeten sie sich einem Experiment, das eigentlich bereits bei STS-​120  geplant gewesen war: Erprobung von Technologien zur Reparatur beschädigter Hitzeschutzkacheln am Space Shuttle. Mit dem Tile Repair Ablator Dispenser brachten sie einen Spezialwerkstoff auf, der notdürftig eine abgefallene Kachel des Hitzeschutzschildes ersetzen konnte. Dieser Weltraumausstieg war nach 6:24 h am Morgen des 21.03.2008 beendet. Am nächsten Tag gab es eine Premiere, als das Orbiter Boom Sensor System des Shuttle genutzt wurde, um noch im angekoppelten Zustand den Hitzeschild des Orbiters auf Schäden zu untersuchen. Normalerweise passierte dies im Freiflug vor der Rückkehr zur Erde. Doch das Volumen der Fracht bei der nächsten Shuttle-​Mission ließ eine Mitnahme des OBSS nicht zu. Daher wurde dieses bis zur Ankunft der „Discovery“ im Mai 2008 hier „geparkt“. Die fünfte und letzte EVA begann am 22.03.2008 um 20:34 UTC, unternommen erneut von Behnken und Foreman. Die beiden Astronauten waren bereits so routiniert, daß sie ihren Ausstieg 50 Minuten früher als geplant beginnen konnten. Wichtigste Aufgabe der beiden war das Umsetzen des OBSS von der „Endeavour“ zum S1 Segment der Raumstation. Der Ausleger mußte nicht nur sicher verstaut werden. Um seine empfindlichen Kameras und Laser für die nächsten Monate vor der Kälte zu schützen, mußten ihn die Astronauten zudem mit einem extra langen Stromkabel ans Bordnetz der ISS anschließen. Anschließend widmete sich Behnken wieder den beiden MISSE Probencontainern, deren Installation bei der dritten EVA gescheitert war. Diesmal war er erfolgreicher, die Montage von MISSE 6 am „Columbus“ Modul ging planmäßig vonstatten. Foreman hingegen inspizierte das SARJ Gelenk des Steuerbord Solarzellenauslegers, das bereits seit Monaten Schwierigkeiten bereitete. Die letzte EVA der STS-​123  Mission endete nach 6:02 h. Der 24.03.2008 war der letzte Tag, den beide Crews gemeinsam verbrachten. Nach den Anstrengungen der letzten Tage gab es einige freie Stunden zur Erholung. Aber auch der Transport von Gütern zwischen ISS und Shuttle mußte abgeschlossen werden. Mit halbstündiger Verspätung wegen kleinerer technischer Probleme koppelte die „Endeavour“ schließlich am 25.03.2008 um 00:25 UTC wieder von der ISS ab. Die nächsten zwei Tage vergingen mit Routinevorbereitungen auf die Landung. Die erste Gelegenheit noch am 26.03.2008 ließ man wegen schlechter Wetterbedingungen verstreichen. Doch beim nächsten Überflug sah die Situation besser aus. Nach einem Flug von 378:11 h setzte die „Endeavour“ am 27.03.2008 um 00:39 UTC auf der Runway 15 des KSC auf. Zusammen mit der Stammcrew kehrte auch ISS Bordingenieur Eyharts nach 1.156:54 h zur Erde zurück.