美國東部時間１０日１５時３６分（北京時間１１日凌晨３時３６分），「阿特蘭蒂斯」號和空間站穩(wěn)穩(wěn)結合在一起。對接之后又過了１個多小時，對接艙門打開，空間站第１５長期考察組３名宇航員高興地迎接７位伙伴。
握手、擁抱之后，兩組宇航員第一件事兒就是「換人」。乘坐「阿特蘭蒂斯」號升空的美國宇航員克萊頓﹒安德森，正式加入空間站第１５長期考察組，把已經(jīng)在站上執(zhí)行任務達半年之久的美國女宇航員蘇尼特﹒威廉斯替換下來。
在接下來７天的對接期內(nèi)，宇航員一共要進行３次太空行走，為空間站安裝新的結構組件，展開一組新的太陽能電池板，并回收一組舊電池板。
對接之前，在空間站下方，「阿特蘭蒂斯」號照例作了「太空翻轉(zhuǎn)」動作，讓機腹朝上。站上宇航員用高清晰度長焦數(shù)碼相機對準機腹狂拍照片，以檢查飛機腹部隔熱板在發(fā)射升空過程中是否受到損傷。這是「哥倫比亞」號失事以后美國航天飛機飛行中添加的「規(guī)定動作」，以提高返航安全系數(shù)。
另外，美國宇航局地面控制中心１０日說，除了先前發(fā)現(xiàn)的那條機身隔熱板裂縫，「阿特蘭蒂斯」號其它各處均未發(fā)現(xiàn)新的問題。機組宇航員還對裂縫周圍拍攝了更多圖象傳回地面，以供地面專家進一步分析。
