把露天实验场送往空间站
STS-127对应国际空间站装配任务2J/A，是奋进号的第23次太空飞行。此前，希望号的加压实验舱及相关部件已陆续入轨；本次重点是把舱外实验平台接到实验舱外侧，并运来装载实验设备的非加压运输托盘。平台提供安装接口、电力、冷却和数据通信，使设备可以直接接触真空、辐射和粒子环境。
美国国家航空航天局组织航天飞机飞行，日本宇宙航空研究开发机构负责希望号及相关实验系统，加拿大航天局宇航员朱莉·帕耶特参与操作。指令长马克·波兰斯基与驾驶员道格拉斯·赫尔利之外，机组还包括戴维·沃尔夫、克里斯托弗·卡西迪、托马斯·马什伯恩和蒂莫西·科普拉。
氢泄漏和天气造成的等待
发射准备经历了五次取消或推迟。6月13日和17日的尝试都因外贮箱气态氢排放管与地面连接处泄漏中止；进入7月后，雷击检查和不利天气又影响了11日、12日及13日的安排。真正起飞发生在7月15日22时03分UTC，即佛罗里达当地夏令时18时03分，发射地点为肯尼迪航天中心39A工位。
7月17日17时47分UTC，奋进号与国际空间站对接。接近空间站时，航天飞机先进行翻转，供驻站人员拍摄隔热层；对接后再检查接口密封并开启舱门。七名来访者与六名驻站人员会合，同一空间站组合体内达到十三人。科普拉的定制座椅衬垫等装备转入联盟号返回飞船后，完成了与若田光一的驻站身份交接。
出舱与机械臂接力安装
按美国中部夏令时记载，7月18日沃尔夫和科普拉进行第一次出舱，准备希望号及舱外平台的连接机构，并展开此前未能正常部署的货物安装装置。随后，航天飞机机械臂和空间站加拿大臂2接力搬运平台，将它固定到希望号上；希望号机械臂还参与观察安装过程。
接下来的机械臂作业把日本舱外运输托盘移到平台旁。7月23日，机组利用希望号机械臂转移全天X射线监视装置MAXI、空间环境测量装置SEDA-AP和轨道间通信系统的舱外设备。初始运动速度超出预期后，操作改用更慢的手动模式。设备安装完毕，空托盘随后重新装回奋进号货舱，随航天飞机返回。
更换电池并调整出舱计划
任务同时为航天飞机退役后的空间站运行储备部件。沃尔夫与马什伯恩在第二次出舱中转移备用天线、泵组件和线性驱动单元，将它们固定到外部贮存平台。原计划中的摄像机安装则延后处理。
7月22日第三次出舱时，沃尔夫和卡西迪更换了P6桁架的两块电池，但卡西迪宇航服中的二氧化碳指标上升，出舱提前结束。24日，卡西迪与马什伯恩完成余下四块电池更换，旧电池装上托盘带回。27日最后一次出舱安装摄像机，并处理机械手保温层、供电及扶手等事项。五次出舱合计30小时30分钟，实际日程随着设备状态和可用时间调整。
设备到位以后才开始功能验证
MAXI由松冈胜等研究人员介绍，其气体比例计数器覆盖2至30千电子伏，CCD探测器覆盖0.5至12千电子伏。宽视场相机随空间站运动扫描天空，设计目标包括监测X射线暂现源、追踪长期变化并向其他天文台发出后续观测提示。SEDA-AP则测量中子、等离子体、重离子等环境成分，考察材料和电子器件的暴露效应。
实验安装和正式观测分属不同阶段。日本宇宙航空研究开发机构报告，MAXI与SEDA-AP分别在日本时间8月3日和4日开始初始功能检查，由筑波宇宙中心发送遥控指令。检查包括部件加电、通信、星跟踪，以及携带中子探测器的伸展杆展开。此时奋进号已经返航，实验系统继续由地面团队验证和运行。
离站、着陆与交付结果
奋进号于7月28日17时26分UTC离开空间站，随后绕飞拍摄新构型。返航前，机组还释放DRAGONSat与ANDE-2两组小卫星，并检查飞行控制系统。7月31日14时48分UTC，奋进号在肯尼迪航天中心着陆；飞行历时约15天16小时45分钟，完成248圈地球轨道飞行。
若田光一随奋进号返回，科普拉留在空间站继续工作。任务留下了希望号舱外实验平台、已安装的实验和通信设备、新电池及备用组件，也把用过的设备和运输托盘带回。对空间站而言，这次飞行同时完成了实验设施扩充、人员轮换和维持长期运行所需的维护补给。