O Discovery voou na vigésima missão de um ônibus espacial com seu lançamento às 6:58 a.m. EDT de 27 de agosto de 1985. Duas tentativas de lançamento mais recentes, uma em 24 de agosto e outra em 25 de agosto foram canceladas devido ao mal tempo e também o computador de órbita de backup apresentou uma falha e teve que ser substituído. O lançamento bem-sucedido em 27 de agosto ocorreu pouco antes de uma tempestade ter atingido a área de lançamento.[1][2][3]
O grupo de cinco astronautas incluía Joe Engle como comandante; Richard Covey como piloto e os três especialistas da missão, James van Hoften, John Lounge e William Fisher. A sua missão primária era lançar três satélites de comunicação e reparar o IV-3 que havia sido lançado durante a missão STS-51-D em Abril de 1985 e entrou em mal-funcionamento. Em adição, um experimento com processamento de materiais foi realizado.[1][2][3]
Os três satélites de comunicação incluíam o Aussat A1, um satélite de multiplo-propósito da Austrália; o ASC-1, posse e operado pela American Satellite Corporation ; e o IV-4 (também conhecido por Leasat 4) alugado ao Departamento de Defesa dos Estados Unidos pelo seu construtor, a Hughes Co. Ambos Aussat A1 e ASC-1 foram lançados no dia do lançamento, 27 de Agosto. O IV-4, foi lançado dois dias depois. Todos os três atingiram suas órbitas geossíncronas próprias e se tornaram operacionais.[1][2][3]
No quinto dia da missão, os astronautas Fisher e van Hoften começaram os serviços de reparo do IV-3 seguindo uma manobra de acoplamento bem sucedida com o Discovery. O trabalho se tornou mais demorado devido a um problema com a junta do cotovelo do RMS. Após uma segunda EVA por Fisher e van Hoften, a alavanca foi consertada, permitindo comandos do controle em terra para ativar os sistemas da nave espacial e eventualmente envia-la para sua órbita geossíncrona correta. O EVA durou 11 horas e 27 minutos.[1][2][3]