Ella ha estado en dos misiones a la Estación Espacial Internacional (ISS) :
* Expedición 14/15: En 2006-2007, pasó más de 195 días en el espacio.
* Expedición 32/33: En 2012, pasó más de 128 días en el espacio.
Sunita Williams es conocida por su resistencia y logros en el espacio , incluyendo rompiendo el récord de la luz espacial más larga de una mujer .