Au décollage de la mission STS-100, Chris Hadfield était assis dans la cabine de pilotage, derrière le commandant et le pilote. Son rôle pendant les huit minutes et demie qu'a duré l’ascension de la navette vers son orbite consistait à assurer la relève des deux pilotes, surtout en cas de problèmes. Dans cette portion critique et accélérée du vol, une panne peut mettre en péril la vie des astronautes. C’est pourquoi les décisions doivent se prendre sur-le-champ.
Chris Hadfield a à son actif des centaines d’heures d’entraînement à bord de simulateurs pour se préparer aux procédures d’interruption de la mission, par exemple, si la navette n’arrive pas à développer assez de puissance pour atteindre une orbite adéquate en raison d’un arrêt prématuré des moteurs principaux. Selon le cas, la navette peut retourner à la piste du Centre spatial Kennedy, atterrir au Maroc ou faire une fois le tour de la Terre pour atterrir en Californie.
Si une telle urgence s'était présentée, l’une des tâches de Chris Hadfield aurait consisté à évaluer rapidement les répercussions de pannes multiples et simultanées. « Si, par exemple, vous perdez tel système, puis un autre et encore un dernier, que se passera-t-il pendant les 30 prochaines secondes? Comment se déroulera le reste du vol? Environ trois minutes avant l’atterrissage, c’est à moi que revient la tâche de faire le point, de dire quels systèmes vont fonctionner et lesquels ne fonctionneront pas », avait expliqué Hadfield peu avant la mission.
Comme le lancement s'est déroulé comme prévu, la première tâche qu'a dû effectuer l’astronaute Hadfield, quelques minutes seulement après l’atteinte de la vitesse de satellisation, a été de prendre des photos du gros réservoir externe d’alimentation des moteurs principaux de couleur orange qui a été largué une fois vide. Comme ce réservoir se consume dans l’atmosphère, on ne dispose d’aucun autre moyen pour en vérifier l’état. Il a dû enlever rapidement ses gants et son casque, prendre un appareil photo et se lever pour capter des images du réservoir qui venait de se décrocher de la navette.
Pendant la deuxième journée dans l’espace, des manoeuvres ont été entreprises pour approcher la navette de la Station spatiale internationale, en préparation pour l’amarrage. Les astronautes ont alors inspecté le matériel qui se trouvait à bord, comme les combinaisons qu’ils devaient porter lors des activités extravéhiculaires. Le troisième jour, Endeavour avait rendez-vous avec la station et s’est amarrée au laboratoire américain Destiny.
Pendant les manœuvres de rendez-vous, Chris Hadfield était responsable des instruments et des ordinateurs qui fournissaient des données sur la vitesse d’approche de la navette et sur la distance qui séparait les deux véhicules. Il devait également veiller au bon fonctionnement du système d’amarrage qui permettait d'unir les deux engins et de vérifier que l’écoutille donnant sur la station s’ouvrirait correctement.