सुनीता विल्यम्स अंतराळात विविध उद्दिष्टांसाठी गेल्या होत्या, ज्यात खालील प्रमुख उद्दिष्टांचा समावेश आहे:

• आंतरराष्ट्रीय अंतराळ स्थानकावर (International Space Station - ISS) संशोधन करणे: सुनीता विल्यम्सने ISS वर जीवशास्त्र, भौतिकशास्त्र, खगोलशास्त्र आणि इतर क्षेत्रांमध्ये अनेक वैज्ञानिक प्रयोग केले.
• स्थानकाची देखभाल आणि दुरुस्ती: ISS च्या देखभालीसाठी आणि आवश्यक दुरुस्तीसाठी त्यांनी अनेक स्पेस वॉक (spacewalks) केले.
• तंत्रज्ञान प्रदर्शन: नवीन तंत्रज्ञान आणि उपकरणांचे परीक्षण करणे जे भविष्यातील अंतराळ मोहिमांसाठी उपयुक्त ठरतील.
• पृथ्वीचे निरीक्षण: पृथ्वीचे निरीक्षण करून वातावरणातील बदल आणि नैसर्गिक घटनांचा अभ्यास करणे.

याव्यतिरिक्त, त्यांचे कार्य मानवी शरीरावर अंतराळातील दीर्घकाळ वास्तव्याचा काय परिणाम होतो हे अभ्यासणे हा देखील होता.

अधिक माहितीसाठी, आपण नासाच्या (NASA) वेबसाइटला भेट देऊ शकता: NASA Website