土井宇宙飛行士は、ミッションスペシャリスト（搭乗運用技術者：MS）として、スペースシャトルのロボットアーム（Shuttle Remote Manipulator System: SRMS）の操作や、船内保管室に関わる作業全般を担当します。

• SRMSを操作して、船内保管室をISSに取り付けます。≫飛行4日目
• SRMSとセンサ付き検査用延長ブーム（Orbiter Boom Sensor System: OBSS）を使用した熱防護システム（Thermal Protection System: TPS）の損傷点検作業において、SRMSの操作を行います。≫飛行2日目
• 船外活動時にSRMSおよびSRMSのTVカメラを操作して、 ISSのロボットアーム（Space Station Remote Manipulator System: SSRMS）の操作担当者にモニタ映像を提供し、船外活動を支援します。
• 船内保管室をISSに取り付けた後、船内保管室の連結部に入り、電気ケーブル、ヒータケーブルの配線や配管などを行い、船内保管室への入室の準備をします。また、船内保管室の電源を投入して起動します。 船内保管室に最初に入室して、室内の点検を行います。≫飛行5日目
• ロードマスター（物資移送責任者）として、スペースシャトル／ISS間の物資移送作業の全体を取りまとめます。