Mercury-Raumschiff Nr. 5 enthielt sechs neue Systeme, die bei früheren Flügen nicht dabei waren: ein Umweltkontrollsystem, ein Lagestabilisierungskontrollsystem, Live-Retrorockets, ein Sprachkommunikationssystem, ein „Closed-Loop“-Abbruchmeldesystem und einen pneumatischen Landesack.
Sechs Schimpansen (vier weibliche und zwei männliche) und 20 medizinische Spezialisten und Tierpfleger von der Holloman Air Force Base, New Mexico, wo die Schimpansen lebten und trainiert wurden, wurden am 2. Januar 1961 in ein Quartier hinter dem Hangar S in Cape Canaveral, Florida, gebracht. Die sechs Schimpansen wurden drei Wochen lang in Mercury-Simulatoren trainiert. Am Tag vor dem Flug wurden zwei Schimpansen für die Mission ausgewählt: Ham, der erste, und Minnie, ein weiblicher Schimpanse. Der Wettbewerb war hart, aber Ham war voller Energie und guter Laune. Ham wurde zu Ehren des Holloman Aerospace Medical Center benannt. Ham stammte aus Kamerun, Afrika, (ursprünglicher Name Chang, Schimpanse Nr. 65) und wurde am 9. Juli 1959 von der USAF erworben. Er war beim Start 3 Jahre und 8 Monate alt.
Am 31. Januar 1961 um 12:53 UTC wurde Ham in das Raumschiff eingesetzt. Der Countdown verzögerte sich dann um fast vier Stunden wegen eines heißen Wechselrichters und einiger anderer kleinerer Probleme.
Um 16:55 UTC hob die MR-2 ab. Eine Minute nach dem Start meldeten die Computer, dass der Flugbahnwinkel um mindestens ein Grad zu hoch war und weiter anstieg. Nach zwei Minuten sagten die Computer eine Beschleunigung von 17 g (167 m/s²) voraus. Nach 2 Minuten und 17 Sekunden war der Treibstoff LOX (Liquid Oxygen) der Redstone erschöpft. Das geschlossene Abbruchsystem erkannte eine Änderung des Drucks in der Triebwerkskammer, als der LOX-Vorrat zur Neige ging, und zündete das Startabbruchsystem.
Der hohe Flugwinkel und der frühe Abbruch führten dazu, dass die Höchstgeschwindigkeit des Raumfahrzeugs 2.298 m/s (7.540 ft/s) statt der geplanten 1.970 m/s (6.465 ft/s) betrug. Die Bremsraketen waren während des Abbruchs abgeworfen worden und konnten daher nicht zum Abbremsen des Raumfahrzeugs verwendet werden. All dies führte zu einer Überschreitung der geplanten Landezone um 130 Meilen (209 km) und einem Apogäum von 157 Meilen (253 km) statt 115 Meilen (185 km).
Ein weiteres Problem trat nach 2 Minuten und 18 Sekunden auf, als der Kabinendruck von 5,5 auf 1 lb/in² (38 auf 7 kPa) fiel. Diese Fehlfunktion wurde später auf das Lufteinlass-Schnorchelventil zurückgeführt. Durch Vibrationen hatte sich ein Stift im Schnorchelventil gelockert, so dass sich das Ventil öffnen konnte. Ham befand sich in seinem eigenen Liege-Raumanzug in Sicherheit und litt nicht unter den Folgen des Druckverlusts in der Kabine. Der Druck in seinem Liege-Raumanzug blieb normal, und die Temperatur des Anzugs blieb innerhalb des optimalen Bereichs von 16 bis 26 °C (60 bis 80 Grad Fahrenheit).
Aufgrund der Überbeschleunigung der Trägerrakete und des Auftriebs der Fluchtrakete wurde eine Geschwindigkeit von 9.426 km/h (5.857 mph) statt der geplanten 7.081 km/h (4.400 mph) erreicht. Am Apogäum befand sich Hams Raumschiff 48 Meilen (77 km) weiter unten als geplant. Ham war 6,6 Minuten lang schwerelos, statt der geplanten 4,9 Minuten. Das Raumfahrzeug landete nach einem 16,5-minütigen Flug 422 Meilen (679 km) unterhalb der Erdoberfläche. Beim Wiedereintritt wurde er mit 14,7 g (144 m/s²) belastet, fast 3 g (29 m/s²) mehr als geplant.
Ham erfüllte seine Aufgaben gut und betätigte während des Fluges etwa 50 Mal Hebel. Die Bordkameras, die Hams Reaktion auf die Schwerelosigkeit filmten, zeigten eine überraschende Menge an Staub und Trümmern, die während des Apogäums in der Kapsel herumflogen.
Ham nimmt einen Apfel entgegen.
Das Raumschiff stürzte gegen 12:12 Uhr EST ab. EST, außerhalb der Sichtweite der Bergungskräfte. Etwa 12 Minuten später wurde das erste Bergungssignal von der Sonde empfangen. Die Ortung zeigte, dass es etwa 60 Meilen (96 km) vom nächsten Bergungsschiff entfernt war. Siebenundzwanzig Minuten nach der Landung sichtete ein Suchflugzeug die Kapsel aufrecht im Atlantik treibend. Das Suchflugzeug forderte die Marine auf, ihre Rettungshubschrauber vom nächstgelegenen Schiff zu schicken.
Als die Hubschrauber eintrafen, fanden sie das Raumschiff auf der Seite liegend vor, es nahm Wasser auf und tauchte ein. Beim Aufprall auf das Wasser war der Beryllium-Hitzeschild gegen den Boden der Kapsel geprallt und hatte zwei Löcher in das Druckschott aus Titan gerissen. Der Landesack war stark verschlissen, und der Hitzeschild wurde vor der Bergung aus dem Raumschiff gerissen. Nach dem Kentern des Raumschiffs gelangte durch das offene Schnorchelventil noch mehr Meerwasser in die Kapsel. Als die Hubschrauberbesatzung Hams Raumfahrzeug um 18:52 Uhr UTC. schließlich einklinkte und abholte, befanden sich schätzungsweise 360 kg (800 Pfund) Meerwasser an Bord. Das Raumschiff wurde zum Deck der USS Donner geflogen und dort abgesetzt. Als das Raumschiff geöffnet wurde, schien Ham in guter Verfassung zu sein und nahm bereitwillig einen Apfel und eine halbe Orange entgegen.