أول رحلة فضائية لكيلي كانت كطيار في مكوك الفضاء ديسكفري خلال رحلة STS-103 في ديسمبر 1999. هيدي كانت ثالثة رحلة خدمة لتلسكوب هابل الفضائي، واستمرت حوالي ثمانية أيام. الرحلة الفضائية الثانية لكيلي كانت كقائد مهمة STS-118، وهي رحلة مكوك فضائي لمدة 12 يوم إلى محطة الفضاء الدولية في أغسطس 2007. رحلة الفضاء الثالثة لكيلي كانت كعضو في طاقم بعثة 25/26 على المحطة الفضائية الدولية. وصل إلى المحطة الفضائية على متن سويوز TMA-01M في 9 أكتوبر 2010، وخدم كمهندس طيران حتى تولى قيادة المحطة الفضائية في 25 نوفمبر 2010 في بداية رحلة 26. رحلة الفضاء انتهت في 16 مارس 2011 مع رحلة سويوز TMA-01M. في نوفمبر 2012، كوني كوري وكوسمونوطي روسي كورنيكوليكو كيللي خاضوا رحلة فضائية لمدة سنة على متن المحطة الفضائية
9 تشرين الأول 2010