Wzięła udział w misji NASA STS-42 wahadłowca Discovery, która trwała od 22 do 30 stycznia 1992. W jej trakcie prowadzono badania nad adaptacją systemu nerwowego człowieka do niskiego poziomu grawitacji i analizę nad działaniem mikrograwitacji na takie organizmy jak jajka krewetek, muszek owocówek i bakterie.
We wrześniu 1992 roku opuściła Kanadyjską Agencję Kosmiczną, by kontynuować działalność naukową.
Roberta Bondar jest również uznaną fotografką, specjalizującą się w fotografii przyrody, autorką między innymi albumu poświęconego parkom narodowym Kanady (Passionate Vision, 2000).
W latach 2003–2009 była rektorką Uniwersytet Trent w regionie Durham.
Odznaczenia Companion Orderu Kanady – nadanie 2018, wręczenie (inwestytura) 2019 Officer Orderu Kanady – 1992 – 1993 Medal Złotego Jubileuszu Królowej Elżbiety II (odmiana kanadyjska) – 2002 Medal Diamentowego Jubileuszu Królowej Elżbiety II (odmiana kanadyjska) – 2012 Medal Koronacyjny Króla Karola III (odmiana kanadyjska) – 2025 NASA Space Flight Medal – Stany Zjednoczone Universal Astronaut Insignia za lot orbitalny (nr 264) – Stowarzyszenie Uczestników Lotów Kosmicznych ()