Johnsona razem z 19 grupą astronautów amerykańskich . 2006 – 10 lutego zakończył specjalistyczny trening w Johnson Space Center i uzyskał certyfikat specjalisty misji. Program obejmował m.in. zagadnienia dotyczące budowy wahadłowca i ISS, naukę pilotażu samolotu T-38 i kurs przetrwania w warunkach ekstremalnych. Po szkoleniu pozostał w Houston aby uczestniczyć w przygotowaniach do wyniesienia w kosmos japońskiego modułu eksperymentalnego ISS – JEM (Japan Experiment Module). Pracował w Wydziale Międzynarodowej Stacji Kosmicznej Biura Astronautów NASA. W centrum kontroli lotu pełnił też funkcję operatora łączności (CapCom). 2007 – 24 marca został wyznaczony do załogi STS-124. 2008 – 31 maja – wystartował w kosmos na pokładzie wahadłowca Discovery. Był to drugi z trzech lotów do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, podczas których uzupełniane było wyposażenie japońskiego modułu Kibō.