Robinsona pirmais kosmiskais lidojums notika 1997. gada augustā misijā STS-85. Otro lidojumu viņš veica 1998. gada novembrī misijā STS-95. Trešais lidojums notika 2005. gada jūlijā — augustā misijā STS-114.
Ceturtais Robinsona lidojums notika 2009. gada februārī misijā STS-130.
2012. gada jūlijā Stīvens Robinsons atstāja NASA. Viņš pārgāja darbā par profesoru uz Kalifornijas Deivisa universitāti.[1]