Програма польоту передбачала вивід на орбіту і повернення на Землю наукового супутника SPARTAN—201-4 і проведення ряду наукових експериментів:
USMP-4, United States Microgravity Payload;
OARE, Orbital Acceleration Research Experiment;
EDFT-05, Demonstration Flight Test;
SOLSE, Shuttle Ozone Limb Sending Experiment;
NASBE, експерименти з сірчано-натрієвою батареєю;
AERCam Sprint;
Collaborative Ukrainian Experiment (CUE). Український космонавт Каденюк провів біологічні експерименти з трьома видами рослин: ріпою, соєю і мохом. Основна мета проведення експериментів — вивчення впливу стану невагомості на фотосинтетичний апарат рослин, на запліднення та розвиток зародка, на експресію генів у тканинах сої і ріпи, на вміст фітогормонів у рослинах ріпи, на вуглеводний метаболізм та ультраструктуру клітин проростків сої, на процес ураження проростків сої патогенним грибом фітофтори. Крім цих експериментів у космічному польоті виконувалися експерименти Інституту системних досліджень людини по тематиці «Людина і стан невагомості»[3].