La navette spatiale américaine Discovery STS-96 décolle du Centre Spatial Kennedy, à Cap Canaveral en Floride, le 27 mai 1999 à 10h49'43" GMT. L'équipage est constitué du commandant Kent ROMINGER, du pilote Rick HUSBAND et des spécialistes de mission Ellen OCHOA, Tamara JERNIGAN, Daniel BARRY, Julie PAYETTE et Valeri TOKAREV.

La mission de Discovery, appelée 2A.1, est principalement logistique. La navette apporte le premier module SPACEHAB (7 290kg, version LDM) pour la station internationale, ainsi que la première plate-forme ICC (1 383kg), développée par la RKK Energuia pour Astrotech.

Discovery s'amarre au PMA-2 le 29 mai 1999 à 04h24 GMT. Les astronautes ouvrent ensuite les écoutilles du PMA-2 et pénètrent dans le module Unity.

Daniel BARRY et Tamara JERNIGAN débutent la première et unique sortie dans l'Espace de la mission le 30 mai 1999 à 02h56 GMT. Equipés de scaphandres américains EMU, ils sortent par l'écoutille du TAA, l'adaptateur qui relie le SPACEHAB au système d'amarrage ODS.

Leur première activité est l'installation du mât de charge OTD (ORU Transfer Device), qui était stocké sur la plate-forme ICC. JERNIGAN se rend sur l'ICC au moyen du bras manipulateur RMS de Discovery, et elle est rejointe par BARRY, qui fait le trajet « à pieds ». Ils détachent l'OTD de l'ICC, et JERNIGAN l'emmène sur le PMA-1.

Ils réalisent un nouvel aller-retour vers l'ICC pour aller cherche le poste opérateur du mât de charge russe GStM-2. Ils doivent d'abord l'attacher à un adaptateur, puis JERNIGAN ramène le tout et fixe l'adaptateur sur le point d'ancrage FRGF du PMA-2. Il ne s'agit que du premier élément du GStM-2, qui sera complété lors de STS-101, avant d'être installé de manière définitive sur le module Pirs.

Quand JERNIGAN et BARRY ont terminé l'installation du GStM-2, ils retournent sur l'ICC chercher deux cale-pieds pour scaphandres Orlan et EMU, et vont les installer sur le PMA-1. Un dernier aller-retour vers l'ICC leur permet de rapporter sur Unity trois sacoches d'outils, qui étaient stockées dans le container SHOSS (SPACEHAB Oceaneering Space System).

Avant de rentrer dans le sas du TAA, ils prennent des photos de la coque de Zaria, afin de permettre aux ingénieurs russes d'observer le comportement de la peinture, et ils inspectent l'antenne ECS tribord, qui rencontre des dysfonctionnements depuis quelques semaines. La sortie se termine à 10h51 GMT, elle a duré 7h55.

Le 31 mai 1999, à 01h14 GMT, les astronautes ouvrent l'écoutille du module Unity et montent à bord, pour la première fois depuis la visite de STS-88 des 10 et 11 décembre 1998. Ils traversent ensuite le PMA-1 et ouvrent l'écoutille de Zaria à 02h07 GMT.

Ils commencent à transférer le fret contenu dans le module SPACEHAB vers la station internationale. PAYETTE et TOKAREV remplacent les dix-huit boîtiers MIRT-3, qui sont responsables des problèmes de charge des six batteries du module Zaria. Pendant ce temps, BARRY et HUSBAND remplacent le processeur CTP (Command and Telemetry Processor) du système de communications ECS, qui est à l'origine des problèmes de fonctionnement de l'antenne tribord.

Le transfert des 1 621kg de fret du SPACEHAB dure encore trois jours complets, et le 3 juin 1999 à 8h44 GMT l'écoutille de Unity est refermée. A environ 09h30 GMT, Discovery allume ses moteurs RCS à dix-sept reprises afin de rehausser l'orbite de la station. Finalement, Discovery se sépare du PMA-2 à 22h39 GMT le 3 juin 1999.

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