การปล่อยบูรันขึ้นสู่วงโคจรครั้งแรกและครั้งเดียวนั้นเกิดขึ้นเมื่อเวลา 3:00 UTC ของวันที่ 15 พฤศจิกายน ค.ศ. 1988 จากไบโคนูร์คอสโมโดรมจุดปล่อยที่ 110/37 มันถูกยกขึ้นสู่วงโคจรอย่างไร้คนบังคับ โดยจรวดอีเนอร์เจียที่ได้รับการออกแบบพิเศษ ซึ่งจนถึงปัจจุบันนี้ เป็นจรวดที่หนักที่สุดที่ขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงเหลว ไม่เหมือนกับกระสวยอวกาศ ซึ่งขับเคลื่อนด้วยเครื่องเพิ่มกำลังของแข็งและเครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลวของตัวกระสวยเอง ซึ่งนำเชื้อเพลิงมาจากถังเชื้อเพลิงขนาดใหญ่ ระบบอีเนอร์เจีย-บูรันใช้เฉพาะแรงผลักดันจากเครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลว RD สี่เครื่องของจรวด ซึ่งพัฒนาโดยวาเลนติน กลุชโก นับแต่ต้น บูรันตั้งใจให้ใช้ได้ทั้งในโหมดอัตโนมัติและมีคนบังคับ แม้โครงการจะประสบความล้าช้าหลายปี บูรันยังคงเป็นเพียงกระสวยอวกาศเพียงลำเดียวที่เคยสำเร็จเที่ยวบินไร้คนบังคับในโหมดอัตโนมัติสมบูรณ์กระทั่งวันที่ 22 เมษายน ค.ศ. 2010 เมื่อกองทัพอากาศสหรัฐปล่อยเครื่องบินอวกาศโบอิง เอ็กซ์-37 ลำดับการปล่อยอัตโนมัติดำเนินไปตามที่กำหนด และจรวดอีเนอร์เจียยกพาหนะขึ้นสู่วงโคจรชั่วคราวก่อนที่ส่วนโคจรจะแยกตัวออกตามที่ตั้งโปรแกรมไว้ หลังส่งตัวเองขึ้นสู่วงโคจรชั้นสูงกว่าและเสร็จสิ้นการโคจรรอบโลกสองรอบ เครื่องยนต์ระบบควบคุมเครื่องยนต์ (ODU) ยิงตัวเองอัตโนมัติเพื่อเริ่มกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ หลังภารกิจเริ่ม 206 นาทีพอดี ส่วนโคจรบูรันลงจอด โดยเสียฉนวนกันความร้อน (thermal tile) ไปเพียง 5 แผ่น จาก 38,000 แผ่นตลอดช่วงการบิน[3] การลงจอดอัตโนมัติเกิดขึ้นที่ลานวิ่งของไบโคนูร์คอสโมโดรม ที่ซึ่ง แม้จะมีความเร็วลมด้านข้าง 61.2 กิโลเมตรต่อชั่วโมง มันลงจอดโดยคลาดเคลื่อนจากจุดเป้าหมายไปด้านข้างเพียง 3 เมตร และด้านยาวเพียง 10 เมตร[3] เที่ยวบินไร้คนบังคับนี้เป็นครั้งแรกที่ยานอวกาศขนาดนี้และความซับซ้อนระดับนี้ปล่อยขึ้นสู่อวกาศ เสร็จสิ้นการทดสอบในวงโคจร กลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศอีกครั้ง และลงจอดภายใต้การควบคุมอัตโนมัติ