Problém spočíval v guľovej vade hlavného zrkadla. Môžme povedať, že je to školácka chyba konštrukcie zrkadlových ďalekohľadov, pri ktorej lúče odrazené rôznymi časťami zrkadla sa nestretnú presne v ohnisku. Výsledný obraz hviezdy potom nie je bodový, ale vplyvom tejto zásadnej chyby je rozmazaný do podložky. Po odhalení tejto chyby boli ihneď zahájené práce na jej odstránenie. Ako najlepší sa zdal byť návrh zniesť HST z obežnej dráhy na Zem. Potom by mohla byť oprava prevedená za laboratórnej kontroly. Pokiaľ by sa tak stalo, musela by NASA vyslať tretiu výpravu raketoplánu, ktorá by ďalekohľad opäť umiestnila na obežnú dráhu. Ako obtiažnejšia sa javila oprava priamo na obežnej dráhe. Vyžadovala by jeden z najdlhších pobytov vo vesmírnom priestore, ale zároveň by v prípade úspechu znamenala medzník v skúsenostiach práce v otvorenom vesmírnom priestore. Pri debatách o najlepšom spôsobe, sa diskutovalo aj o jednotlivých detailoch opravy. Konečným rozhodnutím bolo vytvoriť optický člen, ktorý sa na obežnej dráhe vloží pred jednotlivé detektory a bude korigovať skrelený obraz. Pri tomto riešení bolo treba obetovať jeden z prístrojov, aby sa získalo miesto pre korekčný člen. Bola to vlasne malá cena za veľkú opravu. Obetovaným prístrojom bol vysokorýchlostný fotometer. širokouhlá a planetárna kamera bola nahradená korekčným optickým členom, a musela byť preto premiestnená. Korekčný člen sa v prekladu volá optický člen pre vesmírny ďalekohľad (COSTAR).
Na Zemi je veľmi obtiažne napodobniť beztiažne prostredie, a preto sa často používa tréning pod vodnou hladinou. Vo vode sa človek môže pohybovať skoro tak voľne ako v beztiažnom stave vo vesmíre. Kozmonauti si oblečú skafander a potopia sa do ohromného bazénu nazývaného vztlakový simulátor. Tu trénujú s dokonalými maketami prístrojov, ktoré budú používať pri skutočnej práci v kozmu. Okrem bazénu sa pre simuláciu vesmírnej opravy používala aj virtuálna realita.
Detailné plánovanie opravy ďalekohľadu začalo už v roku 1990, krátko po objavení problému. Ako sa dalo očakávať, okrem tohto problému sa objavilo i mnoho ďalších. Boli postupne pripisované do zoznamu prác, ktoré mali kozmonauti spraviť počas prvej servisnej výpravy k vesmírnemu ďalekohľadu. Pre výpravu bolo vybraných sedem kozmonautov: Jeffrey Hoffman, Thomas Ankers, Dick Covey, Claude Nicollier, Story Musgrave, Kathryn Thorntová a Ken Bowersox.