STS-125 — космический полёт MTKK «Атлантис» по программе «Спейс шаттл». Кодовое обозначение полёта в НАСА: Hubble Space Telescope — Servicing Mission 04 (HST-SM04), или Hubble Servicing Mission (HSM), то есть четвёртая миссия по обслуживанию телескопа «Хаббл». На самом деле это пятый полёт к телескопу «Хаббл». Первая миссия по обслуживанию телескопа (SM1) была осуществлена в декабре 1993 года, вторая (SM2) — в феврале 1997 года. Первоначально третья миссия по обслуживанию телескопа планировалась как один полёт (SM3), но позже была разделена на два полёта. Первый полёт по программе третьей миссии (SM3А) состоялся в декабре 1999 года, второй полёт (SM3В) — в марте 2002 года. Миссия STS-125 — пятый полёт к телескопу «Хаббл».
Стоимость миссии «Атлантис» STS-125 вместе с новыми инструментами для «Хаббла» оценивается в сумму 887 миллионов долларов.
Скотт Олтман совершил три космических полёта. Он был командиром последней миссии («Колумбия» STS-109) по обслуживанию телескопа «Хаббл». Джон Грансфелд совершил четыре космических полёта. Он участвовал в двух последних миссиях по обслуживанию телескопа «Хаббл» («Дискавери» STS-103 и «Колумбия» STS-109). Майкл Массимино также был участником последней миссии («Колумбия» STS-109) по обслуживанию телескопа «Хаббл».
В экипаже «Атлантис» — четыре новичка космических полётов: Грегори К. Джонсон, Майкл Гуд, Меган Макартур и Эндрю Фьюстел.
Экспедиция по обслуживанию телескопа Хаббл. Последняя миссия («Колумбия» STS-109) по обслуживанию телескопа Хаббл состоялась в марте 2002 года. По состоянию на 2009 год, специалисты оценивали, что телескоп Хаббл закончил бы свою работу к концу 2010 года. Экспедиция «Атлантис» STS-125 продлила работоспособность телескопа, по крайней мере, до 2014 года.
Во время экспедиции астронавты установили на телескопе Хаббл шесть новых гироскопов стабилизации, шесть новых никель-водородных аккумуляторов, новый компьютер, отвечающий за обработку данных, новую широкоугольную камеру (Wide Field Camera 3) и новый спектрограф космического излучения (Cosmic Origins Spectrograph). Стоимость новой широкоугольной камеры — 126 миллионов долларов, стоимость спектрографа — 81 миллион долларов. Астронавты «Атлантиса» также восстановили работоспособность регистрирующего спектрографа (Space Telescope Imaging Spectrograph), у которого в 2007 году вышла из строя система электропитания и усовершенствованную обзорную камеру (Advanced Camera for Surveys), которая вышла из строя в 2007 году. Астронавты также установили на телескопе усовершенствованный датчик точного наведения (fine guidance sensor).