4 червня 1998 року був зарахований кандидатом в астронавти НАСА 17-го набору. Після закінчення курсу ОКП, отримав кваліфікацію спеціаліст польоту.
Атлантіс STS-122
З 7 лютого по 20 лютого 2008 здійснив свій перший і єдиний космічний політ у як фахівець польоту Атлантіс STS-122. Став чотиреста шістьдесят сьомий людиною і 297-м астронавтом США в космосі. Тривалість польоту склала 12 діб 18 годин 21 хвилина 38 секунд. Під час проведення польоту Стенлі зробив два виходи у відкритий космос разом з астронавтом Рекс Уолхейм: n
11 лютого 2008 - астронавти брали участь у роботах зі стикування модуля Коламбус до Міжнародної космічної станції; тривалість виходу склала 7 годин 58 хвилин .
15 лютого 2008 - астронавти виробляли монтаж різного наукового обладнання на модуль "Коламбус"; тривалість виходу склала 7 годин 25 хвилин.