Stardust mendekati Wild 2 pada 21 Januari2004. Pada penerbangan tersebut dia mengumpulkan contoh debu komet dari koma komet tersebut dan mengambil foto dari nukleusnya yang tertutup es. Stardust kembali ke bumi pada 15 Januari2006 untuk mengantarkan contoh dari komet tersebut dalam sebuah kapsul. Pada saat kembali ke bumi, wahana ini bergerak dengan kecepatan 12,9 km/detik (28.860 mil per jam) yang membuatnya benda buatan manusia tercepat saat memasuki atmosfer bumi. Kapsul Stardust yang berisi sampel pertama dari komet yang berhasil kembali ke bumi sekarang disimpan di hanggar Michael Army Air Field. Selama misinya, Stardust telah menempuh lebih dari 4 miliar mil dan mengorbit matahari sebanyak tiga kali.