Nach anderthalb Wochen hektischer Aktivitäten zur Rettung der beim Start beschädigten Raumstation „Skylab“ wurde der Countdown zum Start ihrer ersten Besatzung wieder aufgenommen. Charles Conrad, Joseph Kerwin und Paul Weitz hatten in den Tagen zuvor intensiv trainiert und im großen Wassertank des MSFC in Huntsville an einem 1:1 Modell des Raumlabors verschiedene Rettungsszenarien durchgespielt. Da aber niemand genau wußte, was die Astronauten erwarten würde, blieb das Training vage. Dennoch war die dreiköpfige Crew optimistisch, die Raumstation retten zu können. Wichtigstes Werkzeug hierzu waren das „Parasol“ Sonnensegel und einige weltraumtaugliche Werkzeuge, darunter Blechscheren, Bolzenschneider und Kneifzangen. Derart ausgerüstet und hochmotiviert starteten die Astronauten am 25.05.1973 um 13:00 UTC zur Skylab 2 (SL-​2) Mission. Eine Saturn IB brachte sie an Bord ihres modifizierten Apollo Raumschiffs von Cape Canaveral aus auf eine Umlaufbahn. Da der zu Beginn des Apollo Programms für die Saturn IB gebaute LC-​34  Startkomplex nicht mehr zur Verfügung stand, hatte man den eigentlich für die weitaus größere Saturn V entworfenen LC-​39 B modifiziert. Eine „Melkschemel“ genannte Gitterkonstruktion hob die Rakete soweit an, daß die meisten Halteklauen des Startkomplexes die Rakete fassen konnten und der „White Room“ wieder in Höhe des Raumschiffs lag. In der Nacht vor dem Start gab es noch einmal Aufregung, als zwei Blitze in den Startturm einschlugen. Da keine Schäden feststellbar waren, lief der Countdown aber weiter. Nach einem reibungslosen Aufstieg begann eine Serie von Bahnmanövern, die Skylab 2 rasch an die Raumstation heranführten. Probleme mit den Entfernungsmessern und ein gestörter Funkkontakt zur Flugleitung waren dabei keine ernsten Hindernisse. Auch Skylab selbst manövriert in eine optimale Position. In geringem Abstand umflogen die drei Astroanuten in ihrem Raumschiff schließlich die Raumstation, kommentierten ihre Eindrücke und übertrugen Fernsehaufnahmen direkt zur Erde. So konnten sich die Ingenieure nun auch ein Bild von den Beschädigungen des Skylab machen. Während sich Solarzellenfläche #1 nur etwa 10 bis 15% entfaltet hatte und offensichtlich von Resten des Mikrometeoritenschutzes blockiert wurde, war Panel #2 komplett abgerissen worden. Lediglich einige Kabel und Schläuche hingen noch aus dem Rumpf der Raumstation heraus. Teile des Mikrometeoriten– und Sonnenschutzes fehlten ebenfalls bzw. waren beschädigt. Damit deckte sich die Realität sehr gut mit den Annahmen vor dem Start. Eine Reparatur der Schäden schien durchaus möglich, das Risiko vertretbar. Also erhielt die Skylab Crew die Erlaubnis zum Docking. Zunächst wurde nur ein Soft-​Docking angestrebt, also keine hermetische Verbindung und feste Verriegelung. Das Manöver sollte vor allem die Crew entlasten, die sonst permanent kleine Bahnmanöver hätte unternehmen müssen. Nach einer kurzen Erholungsphase und einer kleinen Mahlzeit koppelte das Raumschiff wieder ab und brachte sich in Position für das entscheidende Außenbordmanöver von Astronaut Weitz. Conrad steuerte die Kapsel mit äußerster Vorsicht so nahe an die verklemmte Solarzellenfläche von Skylab heran, daß sie in Reichweite von Weitz lag. Dieser beugte sich so weit wie möglich aus der Ausstiegsluke, während ihn sein Kamerad Kerwin am Bein festhielt! Doch alle Versuche, die verbogene Aluminiumlasche, die die Solarzellenfläche blockierte, mit einer Art Enterhaken geradezubiegen oder gar abzubrechen, scheiterten. Beim Einflug in den Erdschatten mußte der erschöpfte Weitz nach 0:40 h seine Bemühungen aufgeben. Das Raumschiff drehte ab und steuerte den Kopplungsadapter von Skylab für ein endgültiges Docking an. Doch drei Kopplungsversuche scheiterten. Der Kopplungsmechanismus rastete nicht ein. Die NASA hatte zwei Alternativen. Entweder das Raumschiff auf Sicherheitsabstand bringen, der Crew eine Nachtruhe gewähren und am nächsten Tag weitersehen. Oder auf Sicherheitsabstand gehen, Raumanzüge anlegen, Kabinendruck ablassen, Kopplungmechanismus ausbauen und gegebenenfalls reparieren. Die Flugleitung überließ der Skylab Crew die Entscheidung. Diese entschied sich dafür, gleich zu handeln. Bei der Demontage des Kopplungsadapters wurden einige Verunreinigungen beseitigt. Vor allem aber wurde ein kleiner Elektromotor entdeckt, der wohl falsch verkabelt war. Nach einer Korrektur der Verkabelung wurde der Adapter wieder installiert und die drei Astronauten bereiteten sich auf das nächste Rendezvous vor. Das Docking mißlang zwar erneut, doch im sechsten Versuch waren die Bemühungen erfolgreich. Allerdings erfolgte das Ankoppeln sehr heftig, doch letztlich zählte der Erfolg. Nach einer weiteren Mahlzeit kamen die Astronauten nun endlich zu ihrer Nachtuhe, fünfzehn Stunden nach dem Start. Am nächsten Tag betraten sie schließlich leidlich ausgeruht die Raumstation. Zunächst nur den MDA Kopplungsadapter, die Luftschleuse und die ATM Sektion, welche dank einer eigenen Klimatisierung unproblematisch waren. Nach zwei Stunden öffneten sie die Luken zum OWS Zentralmodul von Skylab. Hier herrschten über 40 °C. Eine erste Überprüfung der Bordsysteme ergab aber, daß sie die extremen Bedingungen bisher wohl überstanden hatten. Also konnten sich die Astronauten dem mitgebrachten „Parasol“ Sonnenschirm widmen. Durch die kleine Luftschleuse für wissenschaftliche Experimente gelangte er heraus, wurde entfaltet und verankert. Allerdings gelang die Entfaltung nur zu etwa 80%. Doch schon bald begann die Temperatur in der Station leicht zu sinken. Damit konnten sich die Astronauten für eine weitere Schlafpause in ihre Raumschiff zurückziehen. Am nächsten Tag wurden Vorräte ausgetauscht (verdorbene Lebensmittel und Filme wurden ersetzt) und verstaut sowie wissenschaftliche Apparaturen in Betrieb genommen. Obwohl sich die Temperatur im OWS der 30 °C Marke näherte schliefen die Astronauten noch eine letzte Nach in ihrem Zubringerraumschiff. An den nächsten Tagen entwickelte sich allmählich das geplante wissenschaftliche Forschungsprogramm an Bord des Raumlabors. Doch am 31.05.1973 brach die Energieversorgung von Skylab zusammen, als gleich fünf Pufferbatterien ausfielen. Vorübergehend wurde das Forschungsprogramm eingeschränkt und die Planungen für eine weitere EVA zwecks Reparatur der verklemmten Solarzellenfläche intensiviert. Gleichzeitig wurde der Start der Skylab 3 Mission vom 13.08.1973 auf den 27.07.1973 vorverlegt.