Kathryn Thornton se consolidó como figura clave de la NASA tras ser seleccionada en mayo de 1984 y participar en cuatro misiones espaciales entre 1989 y 1995, sumando más de 975 horas fuera de la Tierra, incluidas más de 21 horas en actividades extravehiculares (EVA). Proveniente de una familia trabajadora en Alabama y primera de su núcleo familiar en acceder a la universidad, Thornton sobresalió en física y posteriormente fue seleccionada por la agencia espacial estadounidense.

Uno de los hitos más destacados de su carrera fue su papel en la misión STS-61 de 1993. En esa ocasión, fue la única mujer a bordo y participó en una de las caminatas espaciales más exigentes realizadas hasta la fecha, dedicadas a reparar el telescopio espacial Hubble. Este instrumento científico, cuyo costo ascendió a aproximadamente 2.000 millones de euros, sufría importantes problemas ópticos que comprometían la calidad de sus imágenes. Gracias a la intervención del equipo, en el que Thornton tuvo un rol activo, el Hubble fue corregido y pudo retomar su contribución esencial a numerosos descubrimientos astronómicos. La relación de la familia Thornton con la investigación espacial es profunda, ya que su hija mayor alcanzó el doctorado en astrofísica utilizando datos obtenidos por el propio Hubble.
En entrevista reciente, Thornton manifestó su alarma dados los desafíos actuales para la ciencia espacial, incluyendo la creciente influencia de personalidades externas como Elon Musk y los ataques a la ciencia impulsados desde la presidencia de Donald Trump. Señaló que la NASA experimenta profundas transformaciones en comparación a su experiencia, cuando los vuelos tripulados eran frecuentes y se lograba realizar varias misiones en períodos cortos —Thornton voló cuatro veces en seis años—, ritmo que juzga improbable hoy en día tras la retirada del transbordador espacial y la posterior transición a la Estación Espacial Internacional.
Respecto a los proyectos futuros, la astronauta manifestó su respaldo a la idea de llevar misiones humanas a Marte, aunque advirtió que la creación de una base lunar permanente podría entorpecer este objetivo. Expresó también preocupación por la posible cancelación de iniciativas relevantes, como la misión destinada a enviar a la primera mujer y a la primera persona afrodescendiente a la superficie lunar, así como el lanzamiento del telescopio artístico Nancy Roman.
Reconocida como pionera, Thornton continúa participando activamente en el debate acerca del porvenir de la exploración espacial, defendiendo la importancia de avanzar más allá de la órbita terrestre y promoviendo la cooperación internacional como vía prioritaria para impulsar futuros descubrimientos científicos.