Oppskytingen av romfergen Atlantis' på dens fjerde ferd til Mir fant sted den 16. september 1996, med seks astronauter og en dobbel SpaceHab-modul om bord. Oppskytingen var blitt utsatt i totalt seks uker. Først måtte faststoffmotorene byttes med noen eldre etter at man oppdaget at varme gasser hadde trengt seg for langt inn i skjøtene i faststoffmotorene som ble benyttet på forrrige ferd. Og i september måtte romfergen rulles tilbake til VAB da orkanen Fran truet Florida. Det var nettopp varme gasser som trengte gjennom en faststoffmotorskjøte som forårsaket Challenger-ulykken. Grunnen til problemene nå sist, som ikke skal ha satt romfergesystemet i overhengende fare, ser ut til å skyldes en ny limtype NASA har måttet gå over til fordi produksjonen av den gamle limtypen førte til at det ble sluppet ozonfiendtlige stoffer ut i atmosfæren. NASA søker nå om tillatelse til å gjenoppta produksjonen av den gamle limtypen.

Kobling med Mir-stasjonen fant sted uten problemer den 19. september 1996, og den ene amerikanske representanten i Mir kunne dermed avløses (se forrige notis). Mir/romfergens samlede masse ble denne gang oppgitt til omlag 240 tonn (Atlantis inkl. drivstoff og nyttelast: 105 tonn, Mir-komplekset inkl. Sojus og Progress: 135 tonn), mer enn noen annen menneskelaget struktur som har kretset i rommet. Som før hadde Atlantis med seg diverse forsyninger og utstyr, deriblant en stor gyro, til Mir.

Atlantis landet ved Kennedy-senteret den 26. september 1996, etter litt over 10 døgn i rommet. Lucid derimot, som hadde vært om bord i Mir siden forrige Atlantis-ferd, hadde da vært sammenhengende i rommet i 188 døgn, lenger enn både noen annen kvinne samt noen annen amerikaner før henne.

Fire dager etter landingen ble forøvrig en kontrakt om privatisering av den daglige driften av romfergesystemet undertegnet av representanter fra NASA og selskapet United Space Alliance. Hensikten med privatiseringen er å redusere kostnadene til romfergeprogrammet, men kritiske røster hevder at dette vil gå utover sikkerheten.