Nach einem Aufschub um 24 Stunden wegen Problemen mit dem Helium-​System der Shuttle Haupttriebwerke hob am 08.08.1989 um 12:37 UTC die „Columbia“ F-​8  von LC-​39 B auf Cape Canaveral ab. Die Mission STS-​28  im Auftrag des DoD war nach der Wiederaufnahme der Flüge eigentlich für den März 1989 geplant gewesen, doch Verzögerungen bei der Anpassung der „Columbia“ an den Sicherheitsstandard der anderen Raumfähren führten zu Verschiebungen im Flugplan. Dann wurde auch noch die Wissenschaftsmission STS-​30  der NASA vorgezogen. Als schließlich die Startvorbereitungen für STS-​28  begannen, mußten mehr Reparaturen vorgenommen werden, als gewöhnlich. Doch letztlich konnte der nun vorgesehene Termin 07.08.1989 fast gehalten werden. Die fünfköpfige Crew an Bord von „Columbia“ bestand aus Kommandant Brewster Shaw, Pilot Richard Richards und den Missionsspezialisten James Adamson, Mark Brown und David Leestma — allesamt Militärs. Da die Mission der Geheimhaltung unterlag, wurde nicht viel über den Flugverlauf bekannt. Noch am Starttag wurde jedenfalls ein großer militärischer Satellit auf einem 57° Orbit ausgesetzt, der die Bezeichnung USA 40 erhielt. Wenig später folgte der kleinere USA 41.
Zunächst wurde allgemein angenommen, daß es sich bei USA 40 um einen weiterentwickelten Fotoaufklärungssatelliten der Baureihe KeyHole KH-​11  oder gar KH-​12  handelte. Doch Beobachter am Boden registrierten regelmäßige Helligkeitsänderungen, was auf eine Spinstabilisierung hindeutete (andererseits auch Indiz für Probleme mit der Lageregelung hätte sein können). Damit schied ein Foto– oder Radaraufklärungssatellit aber als Nutzlast aus. Außerdem absolvierte USA 40 später ein Bahnmnöver, daß ihn auf eine höhere und elliptische Umlaufbahn versetzte. Weitere inzwischen bekanntgewordene Indizien deuten darauf hin, daß es sich bei USA 40 in Wirklichkeit um einen Datenrelais-​Satelliten der zweiten Generation (Codename QUASAR?) handelte. Diese SDS-​B Satelliten flogen auf einem elliptischen Molnija Orbit und übertrugen die Daten niedrigfliegender Aufklärungssatelliten an eine Bodenstation der NRO nahe Washington. Interessant war das Verhalten von USA 40 nach dem Start. Der Satellit verblieb zunächst für einige Monate auf einer erdnahen Bahn, bevor ihn seine Bahn wieder auf die Position beim Start zurückführte. Erst jetzt zündete sein Perigäumstriebwerk und hob die Bahn an. Mit diesem geschickten Manöver hatte man offenbar einen Nachtstart des Shuttle umgangen, für den dieses nach der „Challenger“ Katastrophe noch nicht wieder zertifiziert war. Bei USA 41, der aus einem MPEC (Multi-​Purpose Experiment Canister) ausgestoßen wurde, handelte es sich dagegen wohl um einen kleinen ELINT Satelliten, der mit dem Programm COBRA BRASS in Verbindung gebracht wurde.
Nach dem Aussetzen der beiden Satelliten widmete sich die Besatzung noch einigen weiteren Experimenten, die mehrheitlich militärischen Charakter hatten und die deshalb ebenfalls der Geheimhaltung unterlagen. Bereits nach 121:00 h Flug landete „Columbia“ am 13.08.1989 um 13:37 UTC auf Runway 17 der Edwards AFB. Bis heute zählt die STS-​28R Missionen zu den Shuttle Flügen mit der umfassendsten Geheimhaltung.