Sondo so izstrelili 7. februarja 1999 v vojaškem letalskem oporišču Cape Canaveral v ameriški zvezni državi Florida s tristopenjsko nosilno raketo delta 2. Stardust je krenil na sedem let dolgo potovanje do kometa Wild 2 in nazaj.
Sonda je imela ob izstrelitvi maso 385 kilogramov, v kar je vštetih 85 kilogramov goriva. Stardust bo med celotnim potovanjem trikrat obkrožil Sonce in pri tem 2. januarja 2004 letel vsega 150 kilometrov mimo kometa Wild 2. Takrat bo skoraj 390 milijonov kilometrov daleč od Zemlje. Sonda bo s pomočjo zračne želatine, ki jo sestavlja 99,8 odstotka zraka, zbrala delce, ki letijo blizu jedra kometa in komet tudi fotografirala.
Stardust ima v programu tudi zbiranje vzorcev medzvezdnega prahu. Te snovi sestavljajo nekdanja zrna, ki so starejša od Osončja in ostanki, ki so preživeli oblikovanje Osončja. Sonda bo sestavo delcev kometa in medzvezdnega prahu analiziral z masnim spektrometrom trkov. Vsi ujeti vzorci se bodo v posebni kapsuli, ki jo bo sonda odvrgla, ko bo letela mimo našega planeta, vrnili na Zemljo. Kapsula bo predvidoma 15. januarja 2006 ob 3. uri po lokalnem času pristala v puščavi Utah v ZDA.
Polet Stardusta poteka normalno. Ameriška vesoljska agencija NASA je sporočila, da so težavo z njegovo navigacijsko kamero odpravili. Po mnenju inženirjev je do težave prišlo zaradi onesnaženja kamere kmalu po izstrelitvi. Vroči plini z različnih sestavnih delov vesoljskega plovila naj bi prišli v stik z lečami kamere. Umazanijo so odstranili s pomočjo segrevanja z električnimi grelci sonde in s pomočjo sončnih žarkov. Po trditvah ameriških strokovnjakov težava ni ogrozila glavne naloge sonde, to je zajem in dostava prašnih delcev kometa na Zemljo. Toda zamegljen pogled skozi kamero bi zmanjšal natančnost navigacijskih sistemov in fotografij med letom mimo kometa.
Če bo vse potekalo po načrtu, bodo lahko znanstveniki na Zemlji v svojih laboratorijih prvikrat v zgodovini razvoja kozmonavtike analizirali delce kakega kometa.
