Dem Orbiter „Discovery“ fiel die Aufgabe zu, mit dem S6 Gitterelement das letzte von insgesamt vier großen Solarzellenmodulen zur ISS zu transportieren und damit den Ausbau des Energieversorgungssystems praktisch abzuschließen. Obwohl die Zuordnung der „Discovery“ zu der Mission bereits seit geraumer Zeit feststand, ergaben sich bei den Startvorbereitungen doch noch eine Reihe unerwarteter Änderungen. Denn mitten in den Startvorbereitungen zur STS-​125  Mission der „Atlantis“, die letztmalig das Hubble Space Telescope zu Wartungs– und Reparaturarbeiten anfliegen sollte, fiel im September 2008 der primäre Science Instrument Command and Data Handler des HST aus. Dessen Austausch sollte natürlich unbedingt mit in den Flugplan aufgenommen werden. Nur stand ein Ersatz für den SIC&DH nicht vor dem Frühjahr 2009 bereit. Daraufhin wurde zunächst die Mission STS-​126  der „Endeavour“ vorgezogen. Um weiteren Verzögerungen vorzubeugen, entschloß man sich, die „Atlantis“ wieder vom SRB/ET Stack abzunehmen und statt ihrer nun die „Discovery“ zu montieren. Weiter verkompliziert wurde das ganze dadurch, daß die Startrampe LC-​39 B eigentlich dringend für den Testflug der Ares I-​X Rakete im Rahmen des Constellation Programms modifiziert werden mußte. Andererseits konnte über die Startanlage nicht frei verfügt werden, solange die STS-​125  Mission nicht geflogen war. Denn die NASA Sicherheitsvorschriften bestanden darauf, für dieses Unternehmen, bei dem im Falle eines kapitalen Schadens am Hitzeschild nicht die ISS als Rettungshafen angeflogen werden konnte, einen zweiten Orbiter startbereit zu halten. Dafür wurde aber die zweite Rampe benötigt. Mitte Januar 2009 traf der gesamte Stack für die STS-​119  Mission auf dem Startkomplex LC-​39 A ein. Doch obwohl die Startvorbereitungen ohne nennenswerte Probleme abgeschlossen werden konnten, verzögerte sich die offizielle Bekanntgabe des Starttermins immer weiter. Ursache waren Probleme mit den Drosselventilen im Wasserstoffkreislauf der SSMEs der „Endeavour“, die man nach deren Rückkehr von der STS-​126  Mission festgestellt hatte. Zwar erwiesen sich die Ventile der „Discovery“ als fehlerfrei, doch wollte man zunächst das Problem grundlegend verstanden haben, ehe man die Startfreigabe erteilte. Schließlich wurde doch noch beschlossen, als Vorsichtsmaßnahme die Ventile der „Discovery“ gegen Exemplare mit weniger Einsätzen auszutauschen. Nach Abschluß dieser Arbeiten setzte man den Start für den 12.03.2009 an. Doch noch während des Befüllens des Außentanks mußte der erste Startversuch abgebrochen werden. Die Kontrollinstrumente wiesen auf ein Leck im Wasserstoff-​System hin. Es wurde in einer Ablaßleitung im Bereich zwischen Orbiter und Außentank lokalisiert. Der Außentank mußte geleert werden, um das betroffene Ventil zu tauschen. Als neuer Starttermin wurde nun der 15.03.2009 benannt. Die Verzögerung hatte Konsequenzen. Um den pünktlichen Start von Sojus TMA-​14  am 26.03.2009 nicht zu gefährden, mußte die NASA einen der geplanten Außenbordeinsätze der „Discovery“ F-​36  aus dem Flugplan streichen. Immerhin verlief das Betanken am 15.03.2009 ohne Probleme. Und auch eine Fledermaus, die sich auf der vom Shuttle abgewandten Seite auf dem Außentank niedergelassen hatte, wurde als ungefährlich eingestuft. Immerhin bestand ja das Risiko, daß die Fledermaus, ähnlich einem Stück des Isolierschaums vom Außentank, beim Aufstieg mit hoher Geschwindigkeit gegen den Hitzeschild des Orbiters prallte und diesen beschädigte. Nachdem auch diese Frage geklärt war, hob die „Discovery“ am 15.03.2009 um 23:44 UTC von Cape Canaveral ab. Wenige Minuten später spürte die Crew, Kommandant Lee Archambault, Pilot Dominic Antonelli, sowie die Missionsspezialisten Joseph Acaba, Steven Swanson, Richard Arnold, John Phillips und Kōichi Wakata, die einsetzende Schwerelosigkeit. Es folgten die üblichen Routineoperationen, zu denen auch die Inspektion des Hitzeschildes mittels des Orbiter Boom Sensor System zählte. Die Kacheln und Paneele des TPS wiesen keine nennenswerten Schäden auf, stattdessen ärgerte sich die Crew über einen Defekt am Ergometer für das Fitneßtraining. Die nächste Panne trat auf, als die „Discovery“ ihr Rendezvous Pitch Maneuver vor dem Docking mit der ISS absolvieren sollte. Dieses Flugmanöver, eine 360° Rückwärtsrolle, war nach dem „Columbia“ Unglück eingeführt worden, um der ISS Crew die Möglichkeit zu geben, hochauflösende Fotos vom unteren Hitzeschild des Shuttle anzufertigen. Probleme mit der Kommunikation zwischen Shuttle und Raumstation, verursacht wohl durch defekte Headsets, erschwerten diesmal die Koordination der Abläufe. Nach dem RPM näherte sich die „Discovery“ weiter der ISS und dockte am 17.03.2009 um 21:20 UTC an dieser an. Nach der Begrüßung durch die ISS Crew tauschte der mit der „Discovery“ eingetroffene japanische Astronaut Wakata seinen Konturensitz im Sojus Rettungsraumschiff mit dem der bisherigen ISS Expedition 18 Bordingenieurin Sandra Magnus. Beide wechselten damit auch die Mannschaftszugehörigkeit. Am 18.03.2009 wurde dann in einem koordinierten Manöver der Manipulatorarme von Station und Shuttle der S6 Truss aus der Nutzlastbucht gehoben und an eine Parkposition gebracht. Während ein Teil der Crews mit dem Transfer von Versorgungsgütern beschäftigt war, bereiteten sich Swanson und Arnold auf ihr erstes Außenbordmanöver vor. Am 19.03.2009 war es ab 17:16 UTC soweit. Zunächst wiesen sie ihren Kollegen Phillips ein, der das S6 Gitterelement mit dem Canadarm2 zur Montageposition auf der Steuerbordseite der Station hob. Nun begann ihre eigentliche Arbeit. Zahlreiche Transportsicherungen und Thermoisolierungen mußten entfernt, elektrische Verbindungen hergestellt werden. Schließlich wurden auch noch die Container, in denen die Solarzellenflächen verstaut waren, ausgeschwenkt. Nach 6:07 h war der Ausstieg beendet. Während Swanson und Arnold mit der Nachbereitung ihrer EVA beschäftigt waren, wurden die beiden neuen Solarkollektoren zunächst partiell und schließlich vollständig ausgefahren. Abgesehen von einer leichten Deformation am vorderen (3 B) Kollektor, die das Manöver aber nicht behinderte, traten dabei keine Komplikationen auf. Die Mannschaften widmeten sich zudem diversen Reparaturen. Das Ergometer an Bord des Shuttle konnte wieder in Betrieb genommen werden und mit frisch angelieferten Ersatzteilen konnte man sich nun auch den Problemen mit dem Urinverarbeitungssystem im US Teil der Wasseraufbereitungsanlage der ISS widmen. Hier hatte unmittelbar nach der Inbetriebnahme während der STS-​126  Mission eine Zentrifuge versagt. Am 21.03.2009 unternahmen Swanson und Acaba ab 16:51 UTC das nächste Außenbordmanöver. Diesmal standen umfangreiche Montage-​, Reparatur– und Dokumentationsaufgaben auf dem Flugplan. Nach dem Ausstieg aus der Luftschleuse des „Quest“ Moduls begaben sie sich zum P6 Segment. Dort bereiteten sie den Austausch der dort untergebrachten Batterien vor, der während der STS-​127  Mission stattfinden sollte. Vor dem Ausstieg war eines der Gyroscope der Station als Vorsichtsmaßnahme heruntergefahren worden. Nun fiel eines der verbliebenen überraschend aus. Daraufhin wurde die Lagekontrolle vorübergehend an die „Discovery“ übertragen. Die EVA wurde davon unbeeinträchtigt aber fortgesetzt. Swanson und Acaba testeten die Werkzeuge für den Austausch der Batterien und verstauten sie vor Ort. Dann begaben sie sich zum P3 Segment, wo sie UCCAS, einen Kopplungspunkt für externe Nutzlasten, ausfahren sollten. Doch das Unpressurized Cargo Carrier Attach System war von einem Sicherungsbolzen blockiert, ließ sich nur teilweise ausfahren. Die Versuche mußten schließlich aufgegeben werden. Das UCCAS wurde gesichert, das Ausfahren eines gleichartigen Systems am S3 Segment gar nicht erst versucht. Stattdessen montierte Swanson am „Kibō“ Modul noch zwei GPS Antennen, während Acaba den Zustand der S1 und P1 Radiatoren fotografisch dokumentierte, u.a. auch unter Verwendung von IR-​Film. Swansons Arbeiten an einer Stromverteilertafel der Gyroskop-​Installation mußten aus Zeitmangel abgebrochen werden. Und so kehrten beide Astronauten nach 6:30 h in die Luftschleuse zurück und beendeten ihre EVA. Im Laufe des 22.03.2009 mußte die „Discovery“ mit der ISS ein Ausweichmanöver fliegen, um den Orbitalkomplex aus dem Gefahrenbereich eines Weltraumtrümmerteils chinesischen Ursprungs zu bringen. Aus dem Kontrollzentrum in Houston traf unterdessen die Nachricht ein, daß sich das Problem mit dem UCCAS voraussichtlich mit mehr Körpereinsatz lösen lassen würde. Doch das sollte sich als Irrtum erweisen. Die Astronauten Arnold und Arcaba, die am 23.03.2009 ab 15:37 UTC die dritte EVA unternahmen, konnten auch mit vollem Körpereinsatz die Blockade nicht lösen. Immerhin stellte sich heraus, daß der Sicherungsbolzen nicht das eigentliche Problem war. Damit blieb nur, das UCCAS erneut halb ausgefahren zu sichern. Keine Probleme bereiteten hingegen die Arbeiten an der Crew and Equipment Translation Aid (CETA) Plattform, die zu Beginn der EVA mit dem Canadarm2 zum S1 Segment umgesetzt worden war. Getrennt absolvierten die Astronauten noch einige kleinere Wartungsarbeiten, bevor sie nach 6:27 h ihre EVA abschlossen. An Bord der ISS konnten die Crewmitglieder unterdessen auch einen Erfolg feiern. Endlich hatte das Urinaufbereitungssystem bei einem Probelauf fehlerfrei gearbeitet. Eine Wasserprobe wurde nun zu Analysezwecken zur Erde zurückgebracht. Am 25.03.2009 um 19:53 UTC koppelte die „Discovery“ schließlich von der ISS ab. Gesteuert von Pilot Antonelli absolvierte sie den schon traditionellen Rundflug um die Station, den beide Mannschaften für die Fotodokumentation nutzten. Vor der Landung wurde am 26.03.2009 nochmals das OBSS genutzt, um den Zustand des Hitzeschutzschildes des Orbiters zu prüfen. Die „Discovery“ konnte am 28.03.2009 die zweite Landegelegenheit in Florida nutzen, nachdem beim vorangegangenen Überflug die Windgeschwindigkeiten noch zu hoch gelegen hatten. Sicher setzte das Shuttle hier am 28.03.2009 um 19:13 UTC auf der Runway 15 des KSC auf. Die Missionsdauer betrug somit 307:30 h. Während die Shuttle Crew nach knapp zwei Wochen im All von ihren Angehörigen empfangen wurde, freute sich das mit ihnen zur Erde zurückgekehrte ISS Besatzungsmitglied Magnus darauf, nach 3.210:18 h (fast 134 Tagen) wieder festen Boden unter den Füßen zu haben.