После выведения ОК на круговую орбиту высотой 240,5 км и через 1 ч 31 мин после старта была начата операция по открытию створок люка грузового отсека, что считалось одной из самых ответственных операций, предусмотренных программой первого орбитального полета МТКС "Спейс Шаттл". Для ее выполнения астронавты, оставаясь в скафандрах, перешли к рабочим местам в задней части кабины, так как открытие створок производилось при ручном управлении.
Необходимость открытия в самом начале орбитального полета створок грузового отсека с установленными на них панелями радиаторов была связана с тем, что при закрытых створках система терморегулирования ОК могла бы нормально функционировать не более чем на 5-6 витках полета. Во время пребывания ОК на орбите створки открывались и закрывались дважды, оставаясь в открытом положении в общей сложности 47 ч и обеспечивая нормальную работу бортовой системы терморегулирования. Все механизмы функционировали нормально, никаких деформаций створок, выполненных из графитоэпоксидного материала, не наблюдалось.

Вид из кабины экипажа на отсек полезного груза в первом полете

После тщательного исследования видеозаписи полета МТКС "Спейс Шаттл" на участке выведения специалистами центра управления было установлено, что на наиболее критичных к нагреву участках ОК "Колумбия" разрушения или потери плиток высокотемпературной системы теплозащиты HRSI не произошло. Однако в целях предосторожности NАSА запросило министерство обороны США сфотографировать подфюзеляжную часть ВКС с помощью оптических телескопов с высокой разрешающей способностью, расположенных на станциях слежения за спутниками на Гавайских островах и в штате Флорида. Исследование полученных фотографий подтвердило отсутствие повреждений или потерь плиток высокотемпературной системы теплозащиты НRSI. Тем не менее, было принято решение о том, что начиная со второго полета МВКА "Спейс Шаттл" в грузовом отсеке ВКС "Колумбия" будет установлен специальный комплект для ремонта теплозащиты, разработанный фирмой Мартин Мариетта, а также установка ММU (Маnned Маneuvering Unit) для передвижения астронавтов в открытом космосе

Через 6 ч 20 мин 45 с после старта МТКС "Спейс Шаттл" был проведен двухимпульсный маневр перехода ОК "Колумбия" на более высокую круговую орбиту. Для этого вначале был включен правый ЖРД ОМS, увеличивший скорость ОК на 7,7 м/с, в результате чего высота орбиты ОК в апогее достигла 273,8 км и в перигее - 243,6 км. Экипаж при этом сообщил, что при работе ЖРД ОМS уровень шума был выше расчетного значения.

Через 7 ч 5 мин 31 с после старта произошло включение левого ЖРД ОМS (увеличившего скорость ОК еще на 10 м/с) и ОК был переведен на почти круговую орбиту с параметрами 276,2х273,06 км. Вес ОК "Колумбия" после последней коррекции орбиты составил 94,8 тс.
В ходе орбитального полета проверялась работа носовых и хвостовых ЖРД системы реактивного управления и небольших корректирующих двигателей. Специалисты центра управления были удовлетворены тем, что удельный расход топлива ЖРД системы реактивного управления оказался на 3% меньше расчетного значения и на 5% меньше предельного значения, установленного для первого полета. При этом удельный расход топлива правого ЖРД ОМS соответствовал расчетному значению, а удельный расход топлива левого ЖРД ОМS только на 1% превышал эту величину. Вследствие этого к концу орбитального полета в топливных баках систем орбитального маневрирования и реактивного управления остался значительный запас топлива.

Через 13 ч после запуска экипажу был разрешен отдых, который продолжался 7,5 ч. В первых четырех испытательных полетах экипажи ОК "Колумбия" будут спать в спальных мешках, привязанных к рабочим креслам, а после начала эксплуатационных полетов отдых экипажа будет проходить в нижнем отсеке. Сообщается, что из-за нарушения режима работы системы терморегулирования температура в кабине ОК "Колумбия" повысилась до 27ºС, а влажность составляла 28%.

В ходе орбитального полета экипаж продемонстрировал легкость передвижения в кабине ОК и способность выполнять все поставленные задачи, независимо от положения, занимаемого астронавтом. Янг и Криппен сообщили, что они не видят необходимости в оснащении их специальными привязными системами для фиксации своего положения в кабине при выполнении различных работ, хотя до начала полета ОК "Спейс Шаттл" специалисты считали такие привязные системы необходимыми.

В течение второго дня орбитального полета экипаж продолжал испытания системы реактивного управления, определял возможности коррекции пространственного положения ОК, проводил телевизионные репортажи с центром управления полетом.

Через 22 ч 30 мин после старта экипаж ОК "Колумбия" провел эксперимент по гравитационной стабилизации ОК. Эксперимент продолжался 3 ч 15 мин (т. е. ОК сделал два оборота вокруг Земли) и предназначался для проверки потенциальной возможности экономии топлива системы управления при использовании режима гравитационной стабилизации ОК. Хотя колебания ОК по крену составили плюс-минус 20º, была подтверждена возможность значительной экономии топлива для двигателей системы управления. На проведение этого эксперимента потребовалось затратить 4,5 кгс топлива при разворачивании ОК в положение, соответствующее устойчивому гравитационному равновесию, и столько же - при возвращении ОК в исходное положение. В то же время для сохранения исходной угловой ориентации ОК на орбите потребуется непрерывный расход топлива 2,76 кгс/ч при работе вспомогательных (верньерных) двигателей и 4,5 кгс/ч при работе основных двигателей системы управления.