Jego pierwszą misją była STS-45 od 24 marca do 2 kwietnia 1992, trwająca 8 dni, 22 godziny i 9 minut. Rok później, od 8 do 17 kwietnia 1993 jako specjalista misji brał udział w misji STS-56 trwającej 9 dni, 6 godzin i 8 minut. Od 3 do 11 lutego 1995 w ramach wspólnego amerykańsko-rosyjskiego programu Shuttle-Mir uczestniczył w misji STS-63 trwającej 8 dni, 6 godzin i 28 minut, w czasie której nastąpiło pierwsze, próbne zbliżenie do stacji kosmicznej Mir. Wykonał wówczas, wraz z Bernardem Harrisem, swój pierwszy spacer kosmiczny trwający 4 godziny i 39 minut.
Od 15 maja do 6 października 1997 brał udział w misji STS-84, w czasie której dołączył do załogi misji Mir-23 na stacji kosmicznej Mir. Wraz z Anatolijem Sołowjowem wykonał 6-godzinny spacer kosmiczny w celu sprawdzenia szkód modułu Spiektr stacji kosmicznej spowodowanych przez zderzenie z bezzałogowym transportowym statkiem kosmicznym Progress. Misja trwała 144 dni, 13 godzin i 47 minut.
Od 20 do 28 grudnia 1999 uczestniczył w misji STS-103 trwającej 7 dni, 23 godziny i 10 minut, mającej na celu naprawę Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i wymiany w nim żyroskopów i komputera pokładowego;