Przebieg misji FASTSAT i NanoSail-D zostały wystrzelone rakietą Minotaur IV HAPS 20 listopada 2010 roku. 19 stycznia 2011 roku inżynierowie z Centrum Lotów Kosmicznych imienia George’a C. Marshalla potwierdzili, że mikrosatelita NanoSail-D samoistnie odłączył się od FASTSAT. NanoSail-D miał odłączyć się od statku-matki 6 grudnia 2010 roku, ale wtedy operacja nie powiodła się. Od czasu rozłożenia żagli zbierane były dane, które w przyszłości mogą okazać się pomocne w usuwaniu kosmicznych śmieci i niedziałających satelitów. Kończąc podróż pojazdu NASA zademonstrowała sposób na kontrolowane całkowite spalenie w atmosferze obiektów, które opuściły orbitę. Poza tym satelita umożliwił dokładne zbadanie górnych warstw atmosfery. Wstępnie założono, że obiekt opadnie do górnych warstw atmosfery i ulegnie zniszczeniu po 70–120 dniach od umieszczenia na orbicie. Ostatecznie satelita krążył samodzielnie wokół Ziemi przez 240 dni umożliwiając prowadzenie badań nad deorbitacją satelitów. Misja zakończyła się 17 września 2011 roku. Ostatni etap wejścia w atmosferę zależał od aktywności słonecznej, gęstości atmosfery otaczającej NanoSail-D oraz kąta nachylenia żagla względem orbity.