מעבורת החלל אטלנטיס נחתה בקליפורניה, לשם הונחתה לאחר מזג אוויר סוער מתמשך מעל אזור פלורידה, שמנע את הנחיתה בפלורידה. האטלנטיס נחתה בשעה 15:39 בבסיס חיל האוויר אדוארדס.
בכירים ביטלו את הנחיתה המתוכננת, שהייתה אמורה להיות בשבת במרכז החלל קנדי, ביום השני ברציפות. שבעת האסטרונאוטים שהיו על סיפון האטלנטיס לקחו חלק נכבד במשימה מסוכנת ושאפתנית להחזיר את טלסקופ החלל "האבל" לשימוש מלא.
מנאס"א נמסר כי תנאי מזג האוויר מעל פלורידה הכריחו את פקחי הטיסה לוותר על ניסיון הנחיתה הראשון של מעבורת החלל ביום ראשון מעל מרכז החלל קנדי.
משימתה של האטלנטיס הייתה לתת אורך חיים נוסף לטלסקופ החלל "האבל". המבט המעגלי של הטלסקופ על כדור הארץ נחשב לחשוב ביותר מבחינת הכלים המדעיים שנבנו אי פעם. המשימה החמישית והאחרונה לתיקון טלסקופ החלל "האבל" הוכתרה כהצלחה מסחררת.
במשך חמש הליכות חלל, האסטרונאוטים התקינו מכשירים חדשים על הטלסקופ, וכן שמיכות תרמיות, תיקנו שני מכשירים קיימים והחליפו גירוסקופ וסוללות. האכזבה היחידה מן המשימה הייתה חוסר ההצלחה בתיקון אחד מתוך שלושת הערוצים לשידור ברזולוציה גבוהה על המצלמה הראשית של הטלסקופ.
סוכנות החלל האמריקאית אישרה לאטלנטיס להיכנס לתחומי האטמוספירה של כדור הארץ, לאחר שמעבורת החלל עברה בדיקות פנימיות של מגיני החום של המעבורת על ידי צוות הטיסה. טלסקופ החלל שוחרר מזרועה הרובוטית של המעבורת ביום שלישי, והוא כבר התחיל את סיבובו סביב כדור הארץ.