È stata in due missioni alla International Space Station (ISS) :
* Expedition 14/15: Nel 2006-2007, ha trascorso oltre 195 giorni nello spazio.
* Expedition 32/33: Nel 2012, ha trascorso oltre 128 giorni nello spazio.
Sunita Williams è nota per la sua resistenza e risultati nello spazio , incluso battendo il record per il volo spaziale singolo più lungo di una donna .