Ostatni lot wahadłowca w ogóle nie miał się odbyć, ostatnim lotem wahadłowca miała być poprzednia misja, oznaczona STS-134. Jak w wypadku poprzednich misji, na czas misji przygotowany został na ziemi drugi wahadłowiec ubezpieczający, który miał wystartować w razie, gdyby poprzednia misja nie mogła bezpiecznie wrócić na Ziemię. Dopiero w styczniu administracja NASA zdecydowała się wykorzystać ubezpieczający wahadłowiec do naprawdę ostatniej misji.
Misja STS-135 jest jest szczególnie spektakularna, wahadłowiec pełni rolę kosmicznej ciężarówki. Podstawowym celem lotu jest dostarczenie na Międzynarodową Stację Kosmiczną kosmicznego kontenera MPLM (multipurpose logistics module - wielozadaniowy moduł transportowy). To cylindryczny kontener wynoszony na orbitę w ładowni wahadłowca, a następnie podłączany bezpośrednio do jednego z węzłów cumowniczych stacji, gdzie następuje jego rozładunek, a następnie załadowanie przedmiotami i urządzeniami przeznaczonymi do odesłania na Ziemię.
Oprócz kontenera MPLM, w ładowni Atlantisa znajduje się urządzenie Robotic Refueling Mission - kosmiczny robot przeznaczony docelowo do serwisowania satelitów Ziemi. Wchodządzy w skład zestawu robot nazwany Dextre ma uzupełniać w satelitach paliwo, zastępować uszkodzone osłony termiczne i przeprowadzać naprawy.
Wahadłowiec trafił na wyrzutnię pierwszego czerwca, a w niebo wzbił się 8 lipca, niosąc na pokładzie czteroosobową załogę. Dowódcą misji jest Christopher Ferguson, pilotem Douglas Hurley, towarzyszą im specjaliści ładunku: Sandra Magnus i Rex Waltheim.
Misja przebiega bez zakłóceń. Pierwszego dnia po starcie, sprawdzili stan osłon termicznych promu, aby mieć pewność, że nie grozi im tragedia podobna do tej, która wydarzyła się podczas lądowania wahadłowca Columbia: na skutek uszkodzenia osłony termicznej prom spłonął przy powrocie w ziemską atmosferę. Po sprawdzeniu osłony termicznej, które dało wynik pozytywny, wahadłowiec zadokował przy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Po zadokowaniu, astronauci przenieśli manipulatorem kontener MPLM do węzła cumowniczego stacji, gdzie został on podłączony.
W tym momencie podjęto decyzję o przedłużeniu misji o jeden dzień, dzięki czemu załoga ma więcej czasu na rozładowanie i załadowanie MPLM, które zajęło pięć dni. W tym czasie astronauci otrzymali specjalne pozdrowienia od pracowników programu kosmicznego, oraz od Michaela Stipe'a, Paula McCartneya, Eltona Johna i Beyonce Knowles. Jedynym zakłóceniem była awaria jednego z pięciu komputerów promu, na szczęście przeniesienie oprogramowania na zapasowy komputer powiodło się bez utraty łączności.
Wczoraj astronauci wrócili na pokład promu, i zamknęli właz, przygotowują się do odłączenia od Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i powrotu na Ziemię.
Koniec misji nastąpi 21 lipca. Wahadłowiec przywiezie na Ziemię między innymi uszkodzone elementy zespołów chłodzenia Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
Zakończenie eksploatacji wahadłowców budzi w Stanach Zjednoczonych duże kontrowersje. Państwo, które prowadziło w podboju kosmosu będzie pozbawione możliwości wyniesienia ludzi na orbitę swoimi siłami. W planach jest udostępnienie przestrzeni kosmicznej firmom komercyjnym, jednak zanim komercyjne rakiety wyniosą ludzi w Kosmos, Ameryka jest zależna od rosyjskich rakiet, tańszych od wahadłowców .