Следующий полет состоялся уже через 4 года. Мукаи отправилась в космическую экспедицию в составе миссии НАСА STS-95 на шаттле «Дискавери». Всего, за время двух полетов, Мукаи провела в космосе 23 дня. После окончания активной полетной деятельности Мукаи Тиаки работала в университете Кейо и медицинском колледже Бейлор в американском Хьюстоне. В частности, Мукаи принимала участие в подготовке трагической миссии НАСА STS-107 на шаттле «Колумбия», которая состоялась в январе–феврале 2003 года. 1 февраля 2003 года за 14 минут до посадки на Землю у шаттла разрушился наружный тепловой слой, что, в конечном итоге, привело к крушению. Экипаж корабля погиб. Сейчас Мукаи Тиаки является консультантом агентства JAXA.