Um 17.38 Uhr unserer Zeit ist die mehr als 2000 Tonnen schwere Raumfähre planmäßig vom Weltraumzentrum Cape Canaveral im US-Bundesstaat Florida abgehoben und Kurs genommen auf die internationale Raumstation ISS.
Unter dem Kommando der 46-jährigen Missionschefin Pamela Melroy soll die Crew in den nächsten 14 Tagen unter anderem das sieben Meter lange Verbindungsmodul Harmony an der ISS montieren. An das Bauteil sollen später zwei Forschungsmodule angeschlossen werden. Für die Montagearbeiten sind insgesamt fünf Weltraumspaziergänge vorgesehen.
Der Start erfolgte gegen den Rat von Sicherheitsexperten. Ein Nasa-Sicherheitsgremium hatte empfohlen, den Start zu verschieben, bis drei Kacheln am Hitzeschild der Fähre ersetzt sind. Die Weltraumbehörde setzte sich aber über die Bedenken hinweg und bezeichnete die schadhaften Kacheln als "hinnehmbares Risiko". Im Jahr 2003 war der Spaceshuttle Columbia wegen beschädigter Hitzekacheln beim Eintritt in die Erdatmosphäre verglüht.
Gut eine Stunde vor dem Start hatte außerdem der Fund eines zehn Zentimeter langen Eisteils an einer Sauerstoffleitung den planmäßigen Beginn des Flugs in Frage gestellt. Die Nasa-Techniker entschieden sich dann aber doch, den Flug wie geplant zu starten. Die sieben Astronauten - sechs US-Bürger und ein Italiener - sollen frühestens am 6. November auf der Erde landen.