Подготовка членов экипажа 8Т5-106 включала не только комплекс тренировок для полета на "Шаттлах", но и подготовку по задачам экспедиции в российском сегменте МКС. Подготовка проводилась как в Космическом центре (КЦ) им. Джонсона (г. Хьюстон, США), так и в Центре подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина. Кроме того, экипаж проходил подготовку на макете модуля "Заря" в РКК "Энергия" и ознакомился с реальным изделием на Байконуре. В ходе тренировок большое внимание уделялось подготовке к внекорабельной деятельности, при этом тренировки в гидролабораториях России и США проводились с использованием американских скафандров по интегрированному российско-американскому протоколу.
На завершающей стадии подготовки экипажа 5Т8-106 к полету 2А.2Б на Международную космическую станцию были проведены следующие мероприятия:

Несмотря на очень загруженную программу полета, экипаж 5Т5-106 выполнял научные исследования, которые включали медико-биологические эксперименты в до- и послеполетном периоде и ряд технических, медицинских и биотехиологических экспериментов во время полета, в частности:

Старт экспедиции 2А.2Б состоялся 8 сентября 2000 г. с космодрома Космического центра им. Кеннеди на мысе Канаверал. В первый день полета в течение нескольких часов после выведения космического корабля "Атлантис" на орбиту экипаж проводил реконфигурацию систем корабля для орбитального участка полета, активизировал системы жизнеобеспечения, устанавливал необходимое оборудование, снимал и складировал скафандры и кресла, а также активизиро-вал системы грузового модуля "Спейсхэб".
Второй день полета был посвящен подготовке к стыковке с Международной космической станцией (рис. 2), расконсервации грузового модуля "Спейсхэб". Кроме того, была проведена проверка манипулятора и внешних камер телевизионной системы. Юрии Маленченко и Эдвард Лу, ответственные за проведение внекорабельной деятельности, начали ПОДГОТОВКУ скафандров и оборудования к выходу в открытый космос.
На третий день полета основным событием была стыковка с МКС, которая как сообщалось в печати была проведена при отказе одного из датчиков ориентации. Следует отметить, что комплексные тренировки по сближению и стыковке до полёта проводились очень интенсивно. При этом инструкторы вводили по нескольку нештатных ситуации для каждой тренировки, и экипаж был готов к любому развитию событий. Поэтому ход стыковки воспринимался экипажем как штатная ситуация, где каждый четко знал и выполнял свои функции. Это позволило успешно завершить один из ответственных этапов полета.
Всю вторую половину дня экипаж готовился к проведению внекорабельной деятельности, на среднюю палубу были перенесены все оборудование и инструменты для выхода. Грузовой модуль "Спейсхэб" был закрыт, при этом давление в "Шаттле" было сброшено примерно до 525 мм рт. ст., что позволило сократить время дыхания чистым кислородом для членов экипажа, принимающих участие в выходе в открытый космос. Эта процедура является штатной при работе в американских скафандрах, давление в которых меньше, чем в российских (для профилактики кессонной болезни с целью "вымывания" азота из крови -десатурации - применяется как уменьшение общего давления, так и дыхание чистым кислородом).
Основной работой в четвертый день полета был выход в открытый космос, в котором принимали участие Юрий Маленченко и Эдвард Лу. Выход продлился 6 ч 14 мин, в течение которых были проложены кабели между модулями "Заря' и "Звезда" с целью объединения систем электропитания, управления, передачи информации и телевидения. На поверхности модуля "Звезда" был установлен магнитометр для исследования геомагнитного поля Земли. В ходе внекорабельной деятельности была раскрыта вручную одна из мишеней на модуле "Звезда", которая не полностью раскрылась после выведения модуля. Хотя в дальнейшем не было нужды в использовании этой мишени, операция по ее раскрытию была необходимой для обеспечения безопасности при внекорабельной деятельности в последующих экспедициях.
После завершения выхода в открытый космос был выполнен комплекс работ по консервации скафандров. Между модулем "Спейсхэб" и жилым отсеком "Атлантиса" было выравнено давление и грузовой модуль был вновь открыт, все оборудование и инструменты были уложены на штатные места, а члены экипажа начали подготовку к следующему рабочему дню.
Пятый день полета был первым днем работы экипажа на борту МКС. Перед открытием люков общее давление в "Шаттле" было вновь поднято до обычного значения, что уменьшило перепады давления между станцией и "Атлантисом" и сократило время его выравнивания при входе в станцию. Процедура входа в станцию была многократно отработана на тренировках, экипаж был разделен на несколько функциональных групп, каждая из которых выполняла предписанные ей задачи по скоординированному временному графику. Командир экипажа Терри Уилкатт и Юрии Малеичснко шли впереди, они работали с люками и клапанами, им помогал Эдвард Лу. В задачи этой группы входило также включение освещения, проверка пультов и активация оборудования. За ней следовали Борис Моруков и Дэн Барбанк. Они прокладывали воздуховоды, организовывали межмодульную вентиляцию. Б. Моруков проводил забор проб воздуха и делал замеры температуры, влажности и содержания СО2 в различных зонах комплекса. Скотт Алтман проводил видеосъемку и при нашей помощи прокладывал кабели систем связи и телевидения из "Атлантиса" в МКС. Рик Мастраккио обеспечивал управление американским модулем с помощью компьютеров "Шаттла" и готовился к транспортировке первых грузов из "Спейсхэба".
Самым волнующим моментом было открытие люка в служебный модуль, который встретил нас солнечным светом через открытые иллюминаторы. После модуля "Заря", забитого грузами, доставленными предыдущими экспедициями, "Звезда" поразила нас простором и чистотой, характерной для нового, незаселенного помещения. Мы очень скоро сняли защитные очки и маски, которые были надеты в соответствии с американскими требованиями безопасности, и приступили к работе в модуле. Юрию Маленченко предстояло открыть еще три люка и войти в транспортный грузовой корабль "Прогресс".
После того как была налажена вентиляция и проверены пульты модуля "Заря", начались работы с системами и оборудованием. Были сняты и залеплены стыковочные конусы с люков "Прогресса" и модуля "Заря", что позволило впоследствии свободно транспортировать грузы. Также была демонтирована система дистанционной стыковки ФГБ (система ТОРУ) и перемещены блоки, предназначенные для установки на следующий день.
Шестой день полета и второй день работы на станции был посвящен в основном установке оборудования на модуле "Звезда" и ремонтно-восстановительным работам системы электропитания на модуле "Заря". В ходе этих работ были установлены две батареи электропитания и блоки зарядно-разрядных устройств в служебном модуле, в ФГБ были заменены две батареи электропитания и два блока управления системы энергоснабжения. Перенос грузов из модуля "Спейсхэб" и грузового корабля "Прогресс" был организован таким образом, чтобы грузопотоки не пересекались и не мешали работам по установке оборудования. Эти работы продолжались практически в течение всего периода нахождения корабля "Атлантис" в составе комплекса МКС. Наша экспедиция доставила на борт МКС более двух тонн грузов, в первую очередь крупные блоки систем электропитания и жизнеобеспечения, без которых, из-за ограничения массы, стартовал модуль "Звезда". Также были доставлены вода, питание, одежда и средства личной гигиены для первой основной экспедиции и многое другое, что будет необходимо для эксплуатации МКС в пилотируемом режиме.
Седьмой и восьмой дни полета были посвящены в основном переносу и размещению грузов. В этой работе принимали участие Гик Мастраккио - ответственный за "Спейсхаб". Борис Моруков, разгружавший "Прогресс" Дэн Барбанк, который помогал нам в зависимости от ситуации, а также практически все другие члены экипажа, включая командира и пилота. Эд Лу и Юрий Маленченко продолжали работать с установкой оборудования систем электропитания и жизнеобеспече-ния. Следует отметить, что большинство крупных блоков, доставленных на "Прогресс" и в грузовом отсеке "Шаттла", сразу же устанавливались на штатные места. В эти дни также были демонтированы рамы российских скафандров для внекорабельной деятельности "Орлан". Скафандры были размещены в местах, предназначенных для их хранения, а элементы рам, нужных только на этапе выведения, перенесены в "Прогресс". Таким образом, для экипажа долговременной экспедиции были освобождены каюты и значительное пространство в рабочем отсеке модуля "Звезда".