Celem misji jest montaż modułu, do którego zostaną w przyszłości dołączone nowe pomieszczenia laboratoryjne ISS. Zaplanowana rozbudowa stacji orbitalnej będzie wymagać jeszcze jedenastu lotów transportowych wahadłowców i ma kosztować aż 100 miliardów dolarów.

Dowódcą siedmioosobowej załogi Discovery jest kobieta - emerytowana 46-letnia pułkownik sił powietrznych USA Pamela Melroy. W wahadłowcu znaleźli się także m.in. włoski astronauta Paolo Nespoli oraz Amerykanin Daniel Tani, który pozostanie na orbicie jako nowy członek załogi ISS. Na pokładzie Discovery powróci na Ziemię pracujący dotąd w międzynarodowej stacji amerykański astronauta Clayton Anderson.

W locie uczestniczy również pochodzący z rodziny polskich emigrantów 46-letni astronauta NASA Scott Parazynski, dla którego jest to już piąta wyprawa w kosmos.