Hubbleův teleskop slouží na oběžné dráze vědcům slouží od roku 1990. Na programu jedenáctidenní mise je pět výstupů do volného prostoru 560 kilometrů nad povrchem Země.
Vesmírní mechanici z Atlantisu vymění Hubbleovu teleskopu baterie a gyroskopy a provedou další opravy související s kamerovým systémem a spektrometrem. Nová moderní širokoúhlá kamera a nový spektrometr mají umožnit astronomům sledovat i velmi vzdálené vesmírné objekty.
Poprvé v historii dnes stály na odpalovacích rampách Kennedyho vesmírného střediska raketoplány dva. Po startu Atlantisu zůstává v pohotovosti raketoplán Endeavour, který by v případě potřeby posloužil k záchraně posádky Atlantisu.
K případné záchranné misi by Endeavour odstartoval týden po Atlantisu s prázdným zavazadlovým prostorem a sedmi sklopnými sedadly v kabině posádky, kde je za běžných okolností místo jen pro čtyři astronauty. Po setkání obou raketoplánů ve vesmírném prostoru by záchranáři z Endeavouru své kolegy během tří přechodů převedli do své lodi. Tato operace je označovaná za mimořádně technicky náročnou. Oba raketoplány se poprvé představily v roce 1981.
Americký Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) v minulosti vyslal astronauty k Hubbleovu teleskopu už čtyřikrát, aby provedli nutné opravy a údržbu. První a nejsložitější oprava proběhla už na konci roku 1993. Další servisní mise se uskutečnily v letech 1997, 1999 a 2002. Pátá, plánovaná na rok 2004, byla zrušená kvůli havárii raketoplánu Columbia rok před tím.
