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L'objectif principal de STS-61-F était de déployer la sonde solaire Ulysse, qui se dirigeait vers Jupiter et l'utilisait comme une fronde gravitationnelle afin d'être placée en orbite polaire autour du Soleil. Cette mission aurait innové avec la première utilisation d'un propulseur d'appoint de charge utile à combustible liquide Centaure-G, qui serait également utilisé lors de la mission ultérieure pour envoyer la sonde Galileo en orbite autour de Jupiter.

En raison de l'utilisation du Centaur-G et de ses propergols volatiles, cette mission a été considérée comme l'un des vols de la navette spatiale les plus dangereux tentés, l'astronaute en chef John Young désignant les deux vols Centaur comme les vols "Death Star" ou "Etoile de la Mort". Le vol était suffisamment risqué pour que le commandant Hauck ait donné à ses coéquipiers la possibilité de quitter l'équipage s'ils jugeaient la mission trop dangereuse.
Après la perte de Challenger, la plupart de l'équipage (sans Bridges, qui a quitté la NASA en 1986) volerait en tant qu'équipage de la première mission post-Challenger, STS-26. Bridges a été remplacé par Dick Covey et un troisième spécialiste de mission (George Nelson) a été ajouté à l'équipage. Ulysse a finalement été déployée à partir de Discovery sur STS-41, en utilisant l'étage supérieur inertiel à combustible solide IUS et PAM-S au lieu du Centaure, qui a été annulé après la catastrophe du Challenger.