發現號航天飛機定於2006年7月1～19日進行第2次復飛，為此2006年5月12日美國航空航天局把在肯尼迪航天中心軌道器操作設施(OPF)中的發現號軌道器運至運載火箭總裝大樓(VAB)，與那裏的外貯箱和固體火箭助推器組裝在壹起；然後把呈垂直狀態的航天飛機疊放在可移動的發射臺(MLP)上，通過巨型拖車運到5.5千米遠的39B發射塔架旁的導流槽上方。航天飛機經測試檢查合格後，技術人員用3小時左右向外貯箱加註約700多噸推進劑(50萬升氧、145萬升氫)。
在發射前2小時30分鐘時，史蒂夫·林賽等7名穿好橘紅色艙內航天服的航天員通過發射塔第7層上的機組通行臂(CAA)進入軌道器，由技術人員在指定座位固定好；隨後技術人員離開軌道器，密封好艙門準備發射；發射前10分鐘，所有雲層必須離發射塔2440千米以上，濃度低於50%(半陰天，為了在緊急返回時看清著陸場跑道)，低空的風力不能過強，在發射塔周圍80千米沒有任何導致閃電的雲層存在，否則就要延時；發射前7分鐘，機組通行臂收回，但遇到緊急情況，該通行臂可在20秒內重新裝好，讓航天員撤離；發射前11秒，向航天飛機下的導流槽放水，因為水可大大降低發射時的噪聲，以防火箭發動機發出的巨大噪聲損壞航天飛機。這時就可以點火發射了。
整個發射過程
(1)航天飛機發射時，其軌道器的3個主發動機在起飛前6.6秒時先以0.12秒的間隔相繼點火；
(2)在升空前的最後幾秒內,主發動機的推力要超過額定值的90%以上，否則會自動停機；
(3)在預定的發射的時刻來到時，2個固體火箭助推器點火，航天飛機垂直起飛，按預定的飛行程序上升；
(4)航天飛機飛過發射塔的速度很慢，需要3秒，此後飛行控制任務由肯尼迪航天中心交給德州休斯敦的約翰遜航天中心，並將在30秒內加速到超音速；
(5)2分鐘後，固體火箭助推器關機並分離，此時航天飛機的飛行高度約為45千米，其上的3臺主發動機繼續推進軌道器和外貯箱的結合體升空，而固體火箭助推器分離後靠降落傘懸吊落在海面上，由回收船回收，供下次再用；
(6)此後航天飛機要經歷程序轉彎，使航天飛機由垂直向上飛行，變為向東水平飛行；
(7)起飛後8分鐘左右，航天飛機主發動機關機，外貯箱與軌道器分離，外貯箱分離後在墜入大氣層時燒毀，此時軌道器進入大約遠地點300千米、近地點70千米的大橢圓軌道，速度約7.5千米/秒；
(8)在40～45分鐘以後，即在約300千米遠地點，軌道器上的軌道機動系統發動機點火，使軌道器的軌道變成約300千米的圓軌道，進入正常運行階段。