从试飞转向商业卫星运输
1982年11月11日至16日，哥伦比亚号执行STS-5，将两颗商业通信卫星送入太空。美国国家航空航天局（NASA）在完成前四次轨道飞行试验后，把这次任务称为航天飞机的首次业务飞行，主要目标是部署卫星商业系统公司的SBS-3和加拿大电信卫星公司的阿尼克C-3。
乘组首次扩大为四人：指令长万斯·布兰德、驾驶员罗伯特·奥弗迈耶，以及任务专家威廉·勒努瓦和约瑟夫·艾伦。两名任务专家分别承担卫星部署等载荷工作，并准备进行舱外活动；驾驶人员负责轨道器控制和配合部署所需的姿态调整。
卫星与辅助推进级的配置
两颗通信卫星均由休斯飞机公司制造，搭载在有效载荷舱内的专用支架上。支架装有转台、弹射装置和遮阳罩，卫星下方连接有效载荷辅助模块D型（PAM-D）。这一级固体火箭发动机负责把已离开航天飞机的卫星送入转移轨道，卫星自己的远地点发动机随后完成进一步入轨。
发射前资料规定，部署前需要根据哥伦比亚号实际高度、速度和轨道倾角更新参数，由地面卫星控制中心、休斯敦任务控制中心与机上任务专家协调。转台使卫星及辅助模块旋转稳定后再释放，轨道器随后机动离开，以避开辅助发动机点火时的羽流。
分两天释放通信卫星
11月11日世界时12时19分，哥伦比亚号从佛罗里达肯尼迪航天中心39A发射台升空。两次轨道机动系统（OMS）点火后，轨道高度约为297公里。当日20时18分，乘组释放SBS-3；11月12日20时24分左右，又释放阿尼克C-3，两次操作分别发生在第六圈和第二十二圈飞行期间。
两颗卫星的PAM-D均由机载定时器在释放45分钟后点火，先进入高椭圆转移轨道。SBS-3与阿尼克C-3的远地点发动机分别于11月13日和16日点火，使其进入接近地球同步的赤道轨道。后续还要完成减旋、天线和太阳能电池圆筒展开；卫星离舱、最终入轨和投入通信服务由不同步骤组成。
参考：[1]
未能实施的舱外活动
任务原计划由艾伦与勒努瓦进入有效载荷舱，检验舱外活动服的冷却、通信及生命保障功能，并试用脚部固定器、扳手、剪切工具等设备。准备工作还服务于以后卫星维修、舱门应急关闭等可能需要的舱外操作。
实际检查发现两套活动服各有故障。艾伦所用服装的风扇不能正常工作，经过排查仍未恢复；勒努瓦所用服装的压力调节器只能维持约3.8 psi的绝对压力，低于要求的4.3 psi。反复调整氧气操作机构也没有改变调压结果，任务最终取消舱外活动，故障调查另行形成专门报告。
在轨测量与实验的不同结果
哥伦比亚号除部署卫星外，还进行热环境和材料实验。轨道器完成约46小时右侧朝向太阳的姿态运行，再转入机首朝向太阳的安排，以记录不同受热条件下的温度。舱外光辉研究的静态照片记录到轨道器附近的发光现象，录像资料却没有记录到相同发光信号。
飞后检查也找出了载荷运行中的故障。G-026小型自备实验舱在飞后检查中被发现没有启动，原因是载荷电池电解液泄漏；轨道器的启动接口检查则未发现异常。学生晶体生长实验的晶体没有在预期的细线上生长，而在别处形成；海绵生长材料和零重力对流实验的记录也需继续分析。
参考：[1]
返回、故障记录与后续整修
11月16日，乘组关闭有效载荷舱门并执行离轨程序。世界时14时33分26秒，哥伦比亚号主起落架接触加利福尼亚爱德华兹空军基地22号跑道，约63秒后停止滑跑，飞行历时5天2小时14分26秒。着陆滑跑末段，一只左主起落架内侧机轮因制动故障锁死，成为飞后评估的问题之一。
任务实现了两颗商业通信卫星的部署目标，同时记录活动服、显示设备和载荷运行中的问题。12月的任务报告记载，阿尼克C-3已投入服务，SBS卫星则计划在翌年春季投入服务。哥伦比亚号此后暂时退出飞行安排，接受为首次空间实验室任务STS-9所需的改装，商业运输与试验改进在这一阶段并行推进。
参考：[1]