Sarà la missione di completamente di Kibo, il laboratorio Giapponese, con l'invio in orbita del payload principale costituito dalla piattaforma esterna del complesso Nipponico, la Japanese Experiment Module – Exposed Facility (JEM-EF).
La missione è attualmente programmata per Aprile 2009 e richiederà un lavoro complesso da parte dell'equipaggio per la varietà di compiti da eseguire durante i 15 giorni di missione e le 5 EVA programmate.
L'installazione della piattaforma esterna, che per il lancio sarà alloggiata al centro della stiva, richiederà una EVA per il trasferimento e il fissaggio sul laboratorio e una seconda EVA per il montaggio sul JEM-PM della piattaforma Experiment Logistics Module – Exposed Section (ELM-ES) con all'interno gli esperimenti da trasferire sulla nuova piattaforma esterna, i primi tre dei quali saranno: ICS-EF (Inter-Orbit Communication System – Exposed Facility), SEDA-AP (Space Environment Data Acquisition equipment – Attached Payload) e MAXI (Monitor of All Sky X-ray Image), al termine del trasferimento la ELM-ES verrà sganciata da Kibo e tornerà all'interno della stiva di Endeavour per rientrare a terra vuota.
Dopo aver completato l'installazione del modulo Giapponese l'equipaggio sarà impegnato, sempre in EVA, nella sostituzione di 6 batterie nel segmento P6, trasportate sulla ISS installandole su un Integrated Cargo Carrier-Vertical Light Deployable (ICC-VLD), il quale verrà sganciato dalla stiva prima dell'attività, alloggiato nel segmento interessato da cui verranno prelevate le nuove batterie e alloggiate le vecchie.
Sulla stessa piattaforma saranno alloggiati diversi ricambi per la ISS, ormai presenza fissa in tutto le ultime missioni shuttle fino al termine del programma e questa volta ci saranno un LDU (Linear Drive Unit), una PM-2 (Pump Module-2), e un modulo SGANT (Space to Ground Antennae) tutti da trasferire sulla ESP-3 della ISS.
Il rimanente spazio nella stiva sarà riempito con un gran numero di payload secondari di vari enti diversi, dal DoD al Johnson Space Center Engineering Division.
Come già annunciato in precedenza ci saranno alcuni payload montati sulle sponde della stiva e consisteranno in piccoli satelliti da sganciare una volta effettuata la separazione dalla ISS, questi sono il Canister for All Payload Ejection/Atmospheric Neutral Density Experiment-2 (CAPE/ANDE-2) per il DoD il cui predecessore è stato lanciato nel 2006 con STS-116 (CAPE/ANDE-1).
Il secondo sarà invece il SSPL/DRAGONSAT sotto laresponsabilità del JSC Engineering Division.
Per trasportare tutto questo materiale nella stiva verranno installate numerose attrezzature di supporto e di ritegno. Per alimentare le due piattaforme che viaggeranno sia in andata che in ritorno, ELM-ES e ICC-VLD verranno installate due PPSU (Payload Power Switching Unit) e una volta rimosse dalla stiva i cablaggi che le collegano saranno installati in due EVA Cable Stowage Hardware (ECSH), anch'esse da installare nelle stazioni 5 e 13 della stiva (vedi figura).
Altra modifica da effettuare sarà nel sistema che comanda gli eventuali sganci dal ponte interno dello shuttle ai sistemi di ritenzione. L'attuale sistema supporta 15 attacchi comandabili in remoto mentre per questa missione ne serviranno 18. Il sistema che si utilizzerà sarà quello di collegare insieme diversi attacchi che dovranno lavorare in parallelo (quelli di JEM-EF e ELM-ES) facendoli risultare come un unico attacco al sistema di controllo.
Con questa modifica la potenzialità sale a 19 attacchi comandabili dal ponte dell'orbiter.
Nel middeck saranno poi stivati due "payloads of opportunity" del DoD, i quali non necessiteranno di attrezzature aggiuntive e sono MAUI (Maui Analysis of Upper Atmospheric Injections) e SEITE (Shuttle Engine Ion Turbulence Experiment).
