Następna próba miała odbyć się dzień później, jednak stwierdzono bardzo silne promieniowanie kosmiczne, które mogłoby zakłócać system elektroniczny rakiety Antares, co ponownie uniemożliwiło rozpoczęcie misji.
Ostatecznie start misji Cygnusa miał miejsce 9 stycznia 2014 roku o 18:07:05 czasu UTC. Do wyniesienia statku na orbitę wykorzystana została rakieta Antares 120, która wystartowała z kompleksu startowego LP-0A kosmodromu Mid-Atlantic Regional Spaceport.
Cygnus S.S. Janice Voss dotarł w pobliże stacji ISS 12 stycznia 2014 roku. O 11:08 UTC został on uchwycony przez mechaniczne ramię Canadarm2 i następnie przyciągnięty do stacji. Cumowanie nastąpiło o 13:05 UTC do portu dokującego na module Harmony.
Statek Cygnus pozostał zadokowany do ISS przez 36 dni, po czym został odcumowany 18 lutego 2014 o 10:25 UTC, a następnie odciągnięty od stacji przez Canadarm2. Mechaniczne ramię stacji uwolniło Cygnusa o 11:41 UTC i statek zaczął oddalać się od ISS. Dzień później dokonano jego kontrolowanej deorbitacji, w wyniku czego Cygnus S.S. Gordon Fullerton ok. 18:20 UTC spłonął w atmosferze nad Południowym Pacyfikiem.