Endeavour không gặp phải sự cố nào khi bay vào bầu khí quyển trái đất mặc dù bị một vết rạch nhỏ dưới bụng từ trước đó. Cơn bão Dean cũng đã thôi không di chuyển về phía nam mà đổ bộ vào Mexico.

Trước đó, Endeavour đã rời khỏi trạm Vũ trụ Quốc tế, nơi các phi hành gia đã dành 9 ngày để lắp đặt một số bộ phận mới và cung cấp thêm nguồn tiếp tế; NASA đã quyết định cho tàu quay lại trái đất vì thời tiết bất ổn tại Florida.

Bầu trời khá nhiều mây vào lúc hạ cánh nhưng chỉ huy trưởng Scott Kelly đã bình tĩnh điều khiển con tàu nặng 100 tấn này để chuẩn bị tiếp đất. Ông cho tàu hạ cánh chậm xuống đường băng dài 4,8km vào lúc 12:32 (16:32 giờ GMT), vị trí gần với nơi phóng tàu ngoài bờ biển vào hôm 8/8.

Giám đốc phụ trách việc phóng tàu Mike Leinbach bày tỏ với các phóng viên: “Cảnh một tàu quỹ đạo quay trở lại quê hương Florida thật đẹp và tuyệt vời.”

Khoảng một giờ sau khi hạ cánh, 5 trong số 6 phi hành gia của tàu đã bước ra khỏi một xe thùng được trang bị đặc biệt trên đường băng nơi họ đã tới trước tiên để kiểm tra y tế.

Phi hành gia Barbara Morgan (vốn là một giáo viên), người từng là phi hành gia dự phòng để thay thế cho giáo viên Christa McAuliffe trên con tàu xấu số Challenger vào năm 1986, vẫn còn ở lại trên tàu vì lí do sức khỏe.

Giám đốc NASA, ông Michael Griffin, một trong những người ra chào đón phi hành đoàn cho biết: “Đây là chuyến bay đầu tiên của Barbara, do vậy cô ấy cảm thấy hơi mệt”, “Cô ấy vẫn bình thường trong suốt chuyến đi, nhưng không thể đứng dậy và đi lại được dưới cái nóng của Florida.”

Các phi hành gia cùng các nhân viên của NASA đã kiểm tra lại vết cắt dài 7,5cm trên 2 tấm chắn nhiệt dưới bụng tàu.(Vết cắt đã bị kéo dài trong quá trình tiếp đất)

Vào năm 2003, một sự cố tương tự đã xảy ra với tàu Columbia, khiến con tàu này nổ tung trong quá trình trở về, cướp đi sinh mạng của toàn bộ phi hành đoàn gồm 7 người.

Chuyến bay sắp tới vào vũ trụ được dự kiến sẽ diễn ra vào ngày 23/10 khi một trung tâm kết nối sẽ được lắp đặt trên Trạm Vũ trụ Quốc tế; do vậy, những phòng thí nghiệm do Châu ÂU và Nhật xây dựng có thể kết nối với trạm này lần lượt vào cuối năm nay và 2008.