Anche questa volta Raffaello, "capostipite tecnologico" della nuova generazione dei moduli abitativi ed elemento fondamentale della logistica del più importante progetto spaziale realizzato dall'uomo, fungerà esclusivamente da vettore. A bordo del "cargo" voleranno, infatti, 12 dei 16 racks (armadietti per lo stivaggio dei materiali per esperimenti scientifici) della Stazione Spaziale Internazionale contenenti, oltre a cibo e rifornimenti necessari alla vita e al lavoro degli astronauti, un carico prezioso: materiali per gli esperimenti in microgravità e pezzi di ricambio per i sistemi sulla Stazione Spaziale Internazionale. I materiali saranno trasferiti a bordo del laboratorio americano "Destiny" e successivamente utilizzati per testare nuovi farmaci e per effettuare esperimenti volti all'individuazione di trattamenti per la cura dell'osteoporosi e di altre malattie. Obiettivi principali della missione STS-108, dodicesimo volo verso la Stazione Spaziale, saranno una passeggiata spaziale volta ad evitare lavori di manutenzione più difficili e critici nel prossimo anno, il trasferimento di hardware a bordo della Stazione e l'installazione di coperte termiche su due strumenti alla base dei pannelli solari della ISS, effettuata con una attività extraveicolare di circa quattro ore. Per la prima volta a Cape Canaveral sono state introdotte eccezionali misure di sicurezza. La conclusione della STS-108, che avrà una durata di 11 giorni è prevista per lunedì 10 Dicembre.