O lanzamento da STS-101 atrasouse tres veces por causas meteorolóxicas. Foi o primeiro lanzamento coas novas pantallas dixitais nun transbordador espacial, xunto con outras melloras. O Atlantis acoplouse ao porto PMA-2 da estación o 21 de maio, comezando unha serie de actividades para mellorala e ampliala. Durante un paseo espacial de 6 horas e 44 minutos feito por Voss e Williams (o quinto durante a construción da ISS) sustituironse catro das seis baterías do módulo Zarya, estabilizouse a grúa Strela de 3 metros deixada nunha misión anterior, completouse a instalación dunha grúa de 15 metros no módulo Zarya e reemprezaouse unha antena defectuosa. Tamén se elevou en 32km a altura da órbita da estación cos motores do Atlantis, aprovisonouse cunha tonelada de comida, propelente e outras subministracións e preparouse a estación para a chegada en xullo dun novo módulo, o Zvezda.[2][3][4][5]
O Atlantis aterrou no Centro de Lanzamento de Cabo Cañaveral, Florida, o 29 de maio de 2000.[2][3][4][5]
