start nastąpił z Centrum Kosmicznego im. Johna F. Kennedy’ego na Florydzie, a lądowanie w Edwards Air Force Base w Kalifornii. Umieszczono wówczas na orbicie satelity telekomunikacyjne. Ross wykonał dwa 6-godzinne spacery kosmiczne. Od 2 do 7 grudnia 1988 był specjalistą misji STS-27 trwającej 4 dni, 9 godzin i 5 minut. Wyniesiono na orbitę wojskowego satelitę rozpoznania radarowego Lacrosse 1. Od 5 do 11 kwietnia 1991 był specjalistą misji STS-37 trwającej 5 dni, 23 godziny i 32 minuty. Umieszczono na orbicie satelitę GRO (Gamma Ray Observatory), (później został przemianowany na CGRO (Compton Gamma Ray Observatory)), umożliwiającego obserwacje Wszechświata w zakresie promieniowania gamma. Ross wykonał dwa spacery kosmiczne trwające łącznie 10 godzin i 49 minut.Od 26 kwietnia do 6 maja 1993 brał udział w naukowej misji STS-55 z laboratorium Spacelab D-2, trwającej 9 dni, 23 godziny i 44 minuty. Od 12 do 20 listopada 1995 uczestniczył w misji STS-74 trwającej 8 dni, 4 godziny i 30 minut. Połączono amerykański wahadłowiec Atlantis z rosyjską stacją kosmiczną Mir. Od 4 do 15 grudnia 1998 był specjalistą misji STS-88 trwającej 11 dni, 19 godzin i 42 minuty. Dostarczono na orbitę Unity - drugi segment Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Ross wykonał trzy spacery kosmiczne trwające łącznie 21 godzin i 22 minuty.