Le lancement d'Atlantis STS 129 a lieu le 16 novembre 2009 depuis le LC39A du KSC. A son bord, un équipage de 6 astronautes nommé en septembre 2008 avec au commande Charles Hobaugh (3) et Barry Wilmore (1) et les MS Michael Foreman (2), Randy Bresnik (1), Leland Melvin (2) et Robert Satcher (1). Dans la soute de l'Orbiter ont pris place les palettes ELC 1 et 2 (EXPRESS Logistic Carrier porteuses d'expériences et de matériels de rechange pour la station (batteries, une main pour le bras SSRMS, un gyroscope, un réservoir d'ammoniaque et d'azote et des pompes pour le système de refroidissement) Les astronautes devront réaliser 3 EVA pour installer 2 nouveaux gyroscopes et installer sur la palette ELC 2 les expériences MISSE 7 et 7b.  Atlantis emporte aussi l'antenne SASA  S-band Antenna Sub-Assembly ramener sur terre lors du vol 120 fin 2007.

La palette ELC (palette logistique express) est un élément de la station qui sert de support à des expériences scientifiques pouvant fonctionner dans le vide spatial et de lieu de stockage pour des pièces détachées. A terme 4 palettes doivent être installées sur la poutre portant les panneaux solaires d'ISS. Deux de ces palettes sont au-dessus de la poutre et donc tournées vers l'espace tandis que deux autres font face à la Terre. Chaque palette pèse à vide environ 6 tonnes et est constituée d'une armature en aluminium d'environ 4 mètres sur 3. Elle peut recevoir jusqu'à 12 charges utiles distinctes réparties sur les 2 faces de la palette et pesant en tout 4,5 tonnes pour un volume de 30 m3. Chaque charge utile peut être alimentée en 120 Volts ou 28 Volts continu. Les charges utiles sont reliées individuellement par des liaisons à haut et à bas débit à la partie pressurisée de la station ce qui permet de télécommander à distance les opérations sur les expériences et de recevoir les données de celles-ci. Les 14 caméras installées sur la poutre permettent également de surveiller à distance le contenu des palettes  Les charges utiles (pièce détachée ou expérience scientifique) des palettes Express peuvent être stockées ou retirées à distance à l'aide du bras de la station manœuvré depuis l'intérieur de la station spatiale. ELC-2 accueille l'expérience scientifique (MISSE-7) et un certain nombre de pièces détachées. Les deux dernières palettes doivent être mises en place au cours des 2 dernières missions STS.

La première sortie de 6h 37 mn permet à Mike Foreman et Robert Slatcher d'installer l'antenne Bande S de rechange sur la poutre Z1. les deux hommes installent aussi le cablage nécessaire pour une autre antenne sol sur Destiny et remplacent une barrière de maintien sur Unity et réalisé diverses taches de maintenance sur la station.

La seconde EVA (6h 08 mn) permet à Bresnik et Foreman d'installer le Grappling Adaptor to On-Orbit Railing Assembly, GATOR sur le module Columbus. Gator est équipé d'un système d'antenne de poursuite et d'une antenne radio amateur HAM. Les astronautes terminent par divers travaux comme l'installation d'un système vidéo sans fils sur S3 pour relayer les images de la station vers la terre.

La dernière EVA le 23 nov dure 6h 42 mn. Stacher et Bresnik enlève un panneaux protecteur antimétéorite sur le sas Quest et le mène vers la palette de stockage EPS 2. En préparation à la mission STS 131, les astronautes défont un boulon sur le réservoir d'ammoniaque ATA sur la poutre S.

Pour la dernière fois, une navette spatiale a effectué une rotation d'équipage : pour le retour, l'astronaute Américaine Nicole Stott a prit la place de Jeffrey Williams, ce dernier étant désormais commandant de la station orbitale. Pour les missions futures, les vaisseaux russes Soyouz seront chargées de renouveler d'équipage.

Discovery revient sur terre le 27 novembre au KSC. Le dernier vol de Atlantis est prévu pour mai 2010 STS 132.