Poza tym pełnił funkcję szefa wydziału astronautów latających na wahadłowcach. 1997 – otrzymał przydział do załogi STS-91. 1998 – w czerwcu przez blisko 10 dni, jako pilot, uczestniczył w locie STS-91 wahadłowca Discovery. 2000 – był pilotem 11-dniowej misji STS-99 wahadłowca Endeavour. 2001 – w grudniu dowodził blisko 12-dniową wyprawą STS-108. 2007 – 29 stycznia został mianowany dowódcą misji STS-123. 2008 – 11 marca wystartował w kosmos dowodząc misją STS-123. Podczas tego lotu do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej został dołączony japoński moduł Kibō oraz kanadyjski manipulator Special Purpose Dexterous Manipulator. 2010 – 4 czerwca opuścił NASA.
Loty kosmiczne 40px|STS-91 STS-91 (Discovery F-24); W dniach 2–12 czerwca 1998 wziął udział w locie STS-91 jako pilot wahadłowca. Razem z nim w kosmos polecieli: Charles Precourt (dowódca), Franklin Chang-Díaz (specjalista misji MS-1), Wendy Lawrence (MS-2), Janet Kavandi (MS-3) oraz Walerij Riumin (MS-4). Była to ostatnia misja amerykańskiego wahadłowca, której celem była stacja kosmiczna Mir. Po dwudniowym locie prom przycumował do kompleksu orbitalnego. Załoga wahadłowca dostarczyła na jego pokład zaopatrzenie i materiały naukowe dla stałej załogi.