Zum ersten und einzigen Mal entschied sich die NASA nach dem wegen technischer Probleme vorzeitig abgebrochenen STS-​83  Flug für eine Wiederholung der gesamten Space Shuttle Mission. Der Flugplan für die weiteren Missionen war locker genug, um einen zusätzlichen Flug einzuschieben. Nach der Landung in Florida wurde die „Columbia“ einem abgewandelten Prozedere für die Flugnach– bzw. –vorbereitung unterzogen. Die Instrumente blieben, soweit möglich, an Bord. So konnte die „Columbia“ innerhalb von nur wenigen Wochen wieder startklar gemacht werden. Nachdem man zwölf Minuten abgewartet hatte, bis sich einige Wolken über Cape Canaveral verzogen hatten, startete die STS-​94  (STS-​83R) Mission „Columbia“ F-​23  am 01.07.1997 um 18:02 UTC von Cape Canaveral. Noch am Tag zuvor hatten die Meteorologen eine nur 10 %ige Wahrscheinlichkeit für für einen sicheren Start ausreichende Wetterbedingungen prognostiziert. Um die minimale Chance zu verbessern, verschob man den Start zunächst 47 Minuten nach vorn, um dann nochmal die besagten 12 Minuten abzuwarten. Tatsächlich konnte die „Columbia“ so ein kurzes Aufklaren zwischen den Gewitterfronten nutzen. Auf dem Programm des Fluges stand ausschließlich die Wiederholung der Microgravity Science Laboratory Mission. 19 Experimente zur Materialwissenschaft bildeten den Kern der wissenschaftlichen Ausrüstung. Sie verteilten sich auf vier Apparatekomplexe. Einige der Experimente und der Ausrüstungen waren bereits bei früheren Spacelab Missionen geflogen. Ergänzt wurde diese Instrumentierung von 13 weiteren Experimenten anderer Disziplinen. Ein Teil davon stammte auch von Wissenschaftlern der ESA, der DASA und der NASDA. Für die Betreuung der komplexen Ausrüstung waren neben Kommandant James Halsell und Pilotin Susan Still-Kilrain die Nutzlastkommandantin Janice Voss, die Missionsspezialisten Donald Thomas und Michael Gernhardt sowie die Nutzlastspezialisten Roger Crouch und Gregory Linteris an Bord. Sie würden während des mehr als zweiwöchigen Fluges alle Hände voll zu tun haben. Daher arbeitete man auch in zwei Schichten zu jeweils 12 Stunden. Einige Ergebnisse der Mission waren neue Erkenntnisse zu Verbrennungsvorgängen in der Schwerelosigkeit (die auf die Auslegung von zukünftigen Raumfahrzeugen Einfluß haben sollten), die Züchtung von mehr als 700 unterschiedlichen Proteinkristallen u.v.a.m. Erfolgreich verlief auch die Erprobung des Expedite the Processing of Experiments to Space Station (EXPRESS) Racks, das für den Einsatz auf der ISS vorgesehen war. Im Gegensatz zur STS-​83  Mission blieb der Reflight weitgehend von technischen Problemen verschont, so daß sehr effektiv geforscht werden konnte. Nach fünfzehn Tagen im All begannen die Vorbereitungen auf die Rückkehr zur Erde. Die „Columbia“ konnte gleich die erste Landegelegenheit wahrnehmen. Dazu bedurfte es aber der vorübergehenden Außerkraftsetzung einiger Sicherheitsregeln. Grundsätzlich hätten die kräftigen Niederschläge am Cape eigentlich eine Landung verboten. Doch der eigentliche Gleitpfad bis zur Landeschwelle war wolken– und regenfrei. Die Wolken bewegten sich zudem in Richtung Nordost auf das offene Meer hinaus. Somit ließ sich die begründete Ausnahme rechtfertigen. Am 17.07.1997 um 10:47 UTC setzte der Orbiter nach 376:45 h sicher auf der Runway 33 des KSC auf.