ביומיים הראשונים שלהם בחלל החלו שבעת האסטרונאוטים שעל סיפון מעבורת החלל קולומביה לבצע את הניסויים שהופקדו עליהם. "נראה כאילו הניסויים החלו בהצלחה רבה", אמר האסטרונאוט מייקל אנדרסון. אילן רמון צפה בהתרגשות בכדור הארץ כאשר המעבורת עברה מעל ישראל ודיווח למרכז הבקרה: " כרגע עברנו מעל ירושלים".
בשעות שלאחר השיגור החלה המשמרת האדומה, שבה משתתף רמון, בהכנת מערכות הניסויים. רמון החל להכין את הניסוי העיקרי שלשמו נשלח לחלל - הניסוי של אוניברסיטת תל-אביב, המכונה "מיידקס". במסגרת הניסוי אמור רמון לצלם סופות אבק מעל הים התיכון והאוקיינוס האטלנטי כדי לבחון את השפעתן על מזג האוויר ועל התחממות כדור הארץ. בשעות הצהריים ואחרי-הצהריים של יום שישי, בשעה שרמון ישן, ביצע האסטרונאוט דייב בראון את התצפיות הראשונות במסגרת הניסוי הזה, בתיאום עם המדענים של אוניברסיטת תל-אביב השוהים במרכז הבקרה במרילנד. התברר שהמצלמות עובדות היטב, וניתן להבחין בעזרתן בפרטים חדשים ומעניינים - אולם עננים שכיסו על אזור הים התיכון לא אפשרו בינתיים לצפות בסופות אבק.
לפני שהלך לישון הספיק רמון לבצע גם ניסוי שהכינו תלמידי בית הספר "אורט מוצקין" - ניסוי שמכונה "גן כימי". מדובר בניסוי שנועד לבדוק כיצד משפיע היעדר כוח הכבידה על התפתחות של גבישים בתמיסה. התלמידים יצרו קשר עם מרכז החלל והורו לרמון להתחיל בניסוי. כעבור כמה רגעים קיבלו את האישור על כך שהניסוי בוצע בהצלחה. רמון צפוי לבצע ניסוי דומה בעוד עשרה ימים, והתוצאות של שני הניסויים ייבחנו עם שובו לכדור הארץ.
חלק גדול מהניסויים האחרים שמבצעים האסטרונאוטים על מעבורת החלל בודק את ההשפעות של היעדר כוח כבידה על בני-אדם ועל חיות. בחלק מהניסויים האסטרונאוטים אינם רק עורכי הניסוי, כי אם גם הנבדקים - הם לוקחים מעצמם דגימות דם, שתן ורוק כדי לבדוק כיצד היעדר כוח הכבידה משפיע על גופם. "איסוף דגימות הוא אחד מההיבטים הפחות זוהרים של המסע בחלל", אומר ג'ון צ'רלס, המדען של נאס"א האחראי על הטיסה, "אבל זהו אחד מהחלקים החשובים של הטיסה".
האסטרונאוטים גם עוקבים אחרי חיות וצמחים שהצטרפו למסע. בין היצורים שהם נושאים עמם עכברושים, עכבישים, דבורים, נמלים, תולעי משי וביצים של תולעי משי, דגים וביצי דגים. בעלי-החיים ישמשו ברובם לניסויים שתכננו תלמידים בבתי-ספר. באחד מהניסויים האלה, שתכננו תלמידים מסירקוס, ניו-יורק, בוחנים האסטרונאוטים האם נמלים יחפרו מחילות במהירות נמוכה יותר בהיעדר כוח משיכה. תוצאות ראשונות של הניסוי מראות שהנמלים כבר החלו לחפור.
על המעבורת יש גם פרחים מסוגים שונים, זרעים, פטריות, חיידקים ותאים סרטניים. באחד מהניסויים, למשל, בודקים האסטרונאוטים כיצד סרטן הערמונית מתפשט לעצמות, וכיצד תאי העצם מגיבים להיעדר כוח כבידה. הפרחים הם חלק מניסוי מסחרי שבו בודקים כיצד אור, מים, חומרי תזונה והיעדר כוח כבידה משפיעים על ניחוח הפרח.
