Planowany ostatecznie na 1986 projekt przybrał nazwę Ulysses i po tragedii Challengera uległ dalszemu opóźnieniu do roku 1990.
Wyprawa Start 6 października Discovery wyniósł na wokółziemską orbitę 16,5-tonowy kompleks Ulyssesa z 3-stopniowym zespołem napędowym. W 65. minucie po mechanicznym uwolnieniu sondy od wahadłowca i ustabilizowaniu w przestrzeni, nastąpiło 148 sekundowe uruchomienie pierwszego stopnia IUS. Prędkość kompleksu zwiększyła się z 7,73 km/s do 10,08 km/s. Po odrzuceniu zużytego pierwszego stopnia, 125 sekund później uruchomiono drugi stopień IUS, zwiększając prędkość o dalsze 1,35 km/s. Ponieważ PAM stabilizowany był tylko osiowo, przed jego odpaleniem kompleks Ulysses/PAM został wprawiony w ruch wirowy przy pomocy czterech małych silników rakietowych do prędkości 70 obr./min. Praca silnika PAM przez 87 sekund nadała sondzie prędkość końcową 15,25 km/s. Przed odrzuceniem zużytego modułu PAM wirowanie Ulyssesa zostało wyhamowane wyrzuceniem pary ciężarków na nitkach z kevlaru. Następnie nitki wraz z ciężarkami zostały odcięte i odrzucone. Końcowa prędkość rotacji wyniosła 1 obrót w ciągu 12 sekund. Drobne zmiany orbity i stabilizację w przestrzeni zapewniały silniki korekcyjne i zapas 33 kg hydrazyny. Po ośmiu godzinach od opuszczenia wahadłowca sonda minęła orbitę Księżyca.