Die Columbia startete von Cape Canaveral (KSC) und landete auf der Edwards AFB, Runway 22.

Der Flug bedeutete die erste Routine-Mission eines Space Shuttle, wobei erstmals eine Crew von 4 Astronauten eingesetzt wurde. Darunter befanden sich auch erstmals Missionsspezialisten.

Bei diesem Flug sollten erstmals im Rahmen des Shuttle-Programms zwei kommerzielle Nachrichtensatelliten ausgesetzt werden. Beide Satelliten waren von der Firma Hughes gebaut und daher weitgehend identisch. Die äußere Struktur war trommelförmig und zweiteilig. Um beim Start Platz im Frachtraum zu sparen, waren die Kommunikationsantennen auf der oberen Trommel zusammengeklappt. Gleichzeitig war die obere Trommel, die den größten Teil der Kommunikationsnutzlast enthielt, in die untere Trommel hineingeschoben und wurde erst nach Erreichen der Umlaufbahn ausgefahren. Die Außenflächen waren mit 14.000 Solarzellen zur Stromerzeugung bestückt. Beide Satelliten hatten ein Feststofftriebwerk vom Typ PAM-D.

Während der sechsten Erdumkreisung wurde der erste Kommunikationssatellit, SBS-3 (USA), in die Umlaufbahn ausgesetzt. Zunächst musste der Orbiter so gedreht werden, dass der Satellit beim Verlassen des Frachtraumes sofort auf den richtigen Kurs kam. Danach musste der zweiteilige Containerdeckel per Steuerungsbefehl geöffnet werden. Der Deckel war ein Sonnen- und Mikrometeoriten-Schutzschild. Nach der Öffnung dieses Transportbehälters wurde der Satellit, der auf einer Drehscheibe befestigt war, in eine Rotationsbewegung um seine Längsachse versetzt, sodass der Satellit später stabil auf seiner Flugbahn gehalten wurde. Nach Erreichen der geplanten Rotationsgeschwindigkeit von über 50 Umdrehungen pro Minute, wurde SBS-3 aus dem Container gestoßen. Nachdem der Kommunikationssatellit bereits über 260 km von der Columbia entfernt war, zündete das Feststofftriebwerk und brachte ihn auf die 36.000 km hohe geostationäre Erdumlaufbahn.

Einen Tag später wurde der zweite Kommunikationssatellit, Telesat/Anik C-3 (Kanada) nach dem gleichen Schema ausgesetzt. Auch er erreichte nach der späteren Zündung des PAM-D-Triebwerkes den geostationären Erdorbit.

Eine vorgesehene EVA durch Joseph Allen und William Lenoir wurde zunächst um einen Tag verschoben, weil die Astronauten an der Weltraumkrankheit litten. Der Gesundheitszustand der beiden Astronauten hatte sich am 15. November 1982 soweit gebessert, dass ein Versuch unternommen wurde. Die zwei Missionsspezialisten begaben sich in die Luftschleuse, um die neuentwickelten Raumanzüge anzulegen. Dabei machte ein Ventilator in Joseph Allens Anzug zunächst ohrenbetäubende Geräusche, bevor er seinen Dienst ganz versagte. Alle Versuche ihn zu reparieren, schlugen fehl. Wenig später gab es auch Probleme mit dem Raumanzug William Lenoirs, als dessen Druckregulierung versagte. Der geplante Ausstieg musste deshalb abgesagt werden.

Außerdem wurden während des Fluges zahlreiche Experimente in der Ladeluke und im Cockpit durchgeführt. Im Flugdeck der Columbia fanden sich, in einem Paket zusammengefasst, mehrere Studentenexperimente.

Wie bei früheren Missionen nahm die Columbia wieder einige Messinstrumente zur eigenen Untersuchung vom Flugverhalten bis zur Temperaturverteilung mit. Dazu zählten Einrichtungen zum Messen der strukturellen Belastungen beim Start, während des Fluges und bei der Landung. So wurde erneut die "Development Flight Instrumentation" (DFI) mitgeführt. Damit wurde wieder die strukturelle Belastung des Raumgleiters gemessen und aufgezeichnet.

Zudem befand sich im Frachtraum ein sogenannter GAS-Behälter (Get Away Special), der vom Cockpit aus gesteuert wurde und in dem relativ kostengünstig wissenschaftliche Versuche durchgeführt werden konnten. Bei dieser Mission hatte die Bundesrepublik Deutschland einen 80 Zentimeter hohen Kanister mit 140 Liter Inhalt gemietet. Die Vorläuferin des heutigen DLR wollte unter dem Namen MAUS (materialwissenschaftliche autonome Experimente unter Schwerelosigkeit) metallische Proben untersuchen. Nach der Landung stellte sich heraus, dass die Apparatur nicht gearbeitet hatte. Die Batterie, die die Energie liefern sollte, hatte ein Elektrolytleck.