Após uma contagem decrescente sem problemas o vaivém espacial OV-104 Atlantis foi lançado para a sua 28º missão espacial. O lançamento teve lugar às 2338:04UTC do dia 8 de Junho de 2007 desde a Plataforma de Lançamento LC-39A do Centro Espacial Kennedy.

As imagens obtidas pelas cãmaras colocadas no tanque exterior de combustível líquido mostraram a separação de alguns detritos após a separação dos dois propulsores laterais de combustível sólido. No entanto estes detritos não significaram qualquer problema para o vaivém pois o fluxo aerodinâmico acabou por levar os detritos para longe do veículo. Outros detritos foram observados a quando da ignição dos motores principais, mas aparentemente sem qualquer importância.

Uma das primeiras tarefas da tripulação após entrar em órbita terrestre foi a activação do Canadarm, o braço robot do Atlantis. Os astronautas utilizaram uma cãmara na extermidade do braço robot para observarem um cobertor térmico localizado no sistema de manobra orbital esquerdo do Atlantis e que aparentemente parece ter-se parcialmente separado. Nesta altura não há a certeza sobre qual a causa da separação do cobertor, mas tal não parece constituir nenhum perigo para a missão. Os astronautas observaram o cobertor térmico de vários ãngulos para poderem constituir uma imagem tridimensional da área, facilitando assim a sua análise.

A principal missão do Atlantis é a colocação de novos painéis solares no lado direito da ISS, juntamente com uma junta de rotação que permitirá que os painéis possam seguir o Sol ao longo do movimento orbital da estação. Os dois novos painéis solares terão um comprimento de mais de 73 metros.

Os astronautas do Atlantis deverão também terminar a recolha de outro conjunto de painéis solares que foram utilizados para fornecer energia à ISS durante a sua fase inicial de construção. Após recolhidos estes painéis serão colocados na sua posição permanente na extremidade esquerda da estrutura de fixação dos painéis solares.