Kosmická sonda Mercury č. 2, která byla vypuštěna na oběžnou dráhu, se nacházela ve vesmíru. 5 obsahovala šest nových systémů, které nebyly na předchozích letech: systém kontroly životního prostředí, systém kontroly stabilizace polohy, živé zpětné rakety, systém hlasové komunikace, systém „uzavřené smyčky“ snímání přerušení letu a pneumatický přistávací vak.
Šest šimpanzů (čtyři samice a dva samci) a 20 lékařských specialistů a ošetřovatelů zvířat z letecké základny Holloman v Novém Mexiku, kde šimpanzi žili a byli cvičeni, bylo 2. ledna 1961 přemístěno do ubikací za hangárem S na mysu Canaveral na Floridě. Šest šimpanzů bylo tři týdny cvičeno v simulátorech Mercury. Den před letem byli pro misi vybráni dva šimpanzi: jeden hlavní, Ham, a jeden záložní, šimpanzí samice jménem Minnie. Konkurence byla tvrdá, ale Ham byl plný energie a dobré nálady. Ham byl pojmenován na počest Hollomanova leteckého zdravotnického střediska. Ham pocházel z afrického Kamerunu (původní jméno Chang, šimpanz č. 65) a USAF ho zakoupilo 9. července 1959. V době startu mu byly 3 roky a 8 měsíců.
Ve 12:53 UTC 31. ledna 1961 byl Ham vložen do kosmické lodi. Odpočítávání se poté zpozdilo téměř o čtyři hodiny kvůli horkému měniči a několika dalším drobným problémům.
V 16:55 UTC se MR-2 vznesla. Minutu po startu počítače ohlásily, že úhel dráhy letu je nejméně o jeden stupeň příliš vysoký a stoupá. Po dvou minutách počítače předpověděly zrychlení 17 g (167 m/s²). Ve 2. minutě a 17. sekundě letu bylo palivo Redstonu pro kapalný kyslík (LOX) vyčerpáno. Uzavřený systém přerušení letu zaznamenal změnu tlaku v motorové komoře, když byly zásoby LOX vyčerpány, a spustil systém úniku při startu. Přerušení signalizovalo záchranným silám zprávu Mayday.
Vysoký úhel letu a předčasné přerušení způsobily, že maximální rychlost kosmické lodi byla 7 540 ft/s (2 298 m/s) namísto plánovaných 6 465 ft/s (1 970 m/s). Zpětné rakety byly během přerušení letu odhozeny, a proto nemohly být použity ke zpomalení kosmické lodi. To vše vedlo k překročení plánované oblasti přistání o 130 mil (209 km) a k apogeu 157 mil (253 km) místo 115 mil (185 km).
Další problém nastal po 2 minutách a 18 sekundách letu, kdy tlak v kabině klesl z 5,5 na 1 lb/in² (38 na 7 kPa). Tato závada byla později vysledována na ventilu šnorchlu přívodu vzduchu. Vibrace uvolnily kolík ve ventilu šnorchlu a umožnily otevření ventilu. Ham byl ve vlastním skafandru v bezpečí a ztráta tlaku v kabině ho nijak nezasáhla. Tlak v jeho skafandru zůstal normální a teplota skafandru se pohybovala v optimálním rozmezí 60 až 80 stupňů Fahrenheita (16 až 26 °C).
V důsledku nadměrné akcelerace nosné rakety a zvýšení tlaku únikové rakety bylo dosaženo rychlosti 5 857 mph (9 426 km/h) namísto plánovaných 4 400 mph (7 081 km/h). V apogeu se Hamova kosmická loď nacházela o 48 mil (77 km) dále, než bylo plánováno. Ham byl ve stavu beztíže 6,6 minuty místo plánovaných 4,9 minuty. Kosmická loď přistála 422 mil (679 km) pod zemí po 16,5 minutách letu. Při návratu do atmosféry obdržel 14,7 g (144 m/s²), což je téměř o 3 g (29 m/s²) více, než bylo plánováno.
Ham plnil své úkoly dobře, během letu stiskl páky asi 50krát. Palubní kamery natáčející Hamovu reakci na stav beztíže ukázaly překvapivé množství prachu a úlomků vznášejících se uvnitř modulu během apogea.
Kosmická loď se rozprskla kolem 12:12 hodin. EST, mimo dohled záchranných sil. Asi o 12 minut později byl z kosmické lodi přijat první signál pro obnovu. Sledování ukázalo, že se nachází asi 60 mil (96 km) od nejbližší záchranné lodi. Dvacet sedm minut po přistání pátrací letadlo spatřilo kapsli vzpřímeně plující v Atlantiku. Pátrací letadlo požádalo námořnictvo o vyslání svých záchranných vrtulníků z nejbližší lodi, která je nesla.
Když vrtulníky dorazily, zjistily, že kosmická loď leží na boku, nabírá vodu a potápí se. Při dopadu vody se beryliový tepelný štít odrazil od dna kapsle a prorazil dvě díry v titanové tlakové přepážce. Přistávací vak se silně opotřeboval a tepelný štít se před vytažením z lodi odtrhl. Poté, co se loď převrátila, vniklo otevřeným šnorchlovým ventilem do kapsle ještě více mořské vody. Když se posádka vrtulníku v 18:52 UTC konečně zachytila a vyzvedla Hamovu kosmickou loď, odhadla, že na palubě je asi 800 liber (360 kg) mořské vody. Vesmírná loď byla dopravena a spuštěna na palubu lodi USS Donner. Po otevření kosmické lodi se Ham zdál být v dobrém stavu a ochotně přijal jablko a půlku pomeranče.