NGC4038/4039 © STScI / NASA

Zwischen dem 2. und 13. Dezember 1993 fand die erste Service-Mission statt, häufig auch als die Hubble Repair Mission bezeichnet.

Im Rahmen von insgesamt fünf Außenbordmanövern wurde COSTAR installiert, gemeinsam mit neuen Solargeneratoren und einer neuen Solargenerator-Elektronik sowie weiteren Elektronik-Komponenten, etlichen Sensoren und zwei Lagekontrollkreiseln.

Die zweite Hubble-Service-Mission wurde zwischen dem 11. und 21. Februar 1997 durchgeführt. Bei insgesamt vier Außenbordmanövern wurden zwei ältere Instrumente ausgebaut und zwei neue installiert. Insbesondere NICMOS, das Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer, verbesserte die Produktivität von Hubble entscheidend.

Außerdem wurden Bordsysteme, die ausgefallen waren, durch technisch verbesserte neue Geräte ersetzt – so zum Beispiel ein Bandaufzeichnungsgerät durch einen modernen Festplattenspeicher –, und auch diesmal wurde ein Lagekontrollkreisel ausgetauscht.

Der Zustand von Hubble hatte sich 1999 in kurzer Zeit dramatisch verschlechtert. Die Nasa setzte daher die Wartungsmission Nummer drei extrem kurzfristig an. Innerhalb von nur sieben Monaten wurde der Einsatz organisiert. Wie sich zeigte, gerade noch rechtzeitig. Am 13. November 1999 war der vierte der sechs Lagekontrollkreisel von Hubble ausgefallen. Entsprechend seiner Programmierung ging das Teleskop daraufhin in den "Dormant Mode"; es schaltete sich ab und wartete auf die Shuttle-Astronauten. Ab diesem Zeitpunkt war keine wissenschaftliche Arbeit mit dem Teleskop mehr möglich.

Am 19. Dezember startete die Discovery mit sieben Astronauten zum Weltraumteleskop. Bis zum 27. Dezember dauerte die Wartungsmission, bei der jeweils zwei Astronauten das Shuttle zu insgesamt drei Außenbordaktivitäten verließen. Die Crew von STS-103 lieferte und installierte sechs neue Kreisel, ebenso viele neue Batterien, einen neuen Hauptcomputer, einen neuen Daten-Massenspeicher, neue Transmitter, neue Sensoren und eine neue Temperatur-Isolierung.

Zwischen dem 1. und 12. März 2002 lief die vierte Service-Mission ab, bei der sieben Astronauten mit der Raumfähre Columbia zum Teleskop starteten. Dabei wurden bei insgesamt fünf Außenbordmanövern ein neues wissenschaftliches Instrument – die Advanced Camera for Surveys (ACS) – sowie neue Solargeneratoren, eine neue Power Control Unit, ein neuer Kühler für die NICMOS-Kamera, ein kombiniertes Gerät für Aufnahmen im nahen Infrarotbereich und ein neues Spektrometer installiert.