1-й космический полет Уолкер совершил в ноябре 1984 года в качестве пилота космического корабля «Дискавери» (STS-51A). 2-й его полет (после вынужденного перерыва в связи с гибелью «Челленджера» в 1986) был выполнен в мае 1989, Уолкер принял в нем участие в качестве командира экипажа «Атлантис» (STS-30), с борта которого была выведена автоматическая межпланетная станция «Магеллан» для исследований Венеры. В декабре 1992 совершил свой 3-й полет на «Дискавери» (STS-53). В 4-й раз Уолкер побывал в космосе в сентябре 1995 в качестве командира уже «Индевора» (Endeavor). В апреле 1996 Уолкер после ухода из НАСА стал вице-президентом телефонной компании NOC Voice Corp. (шт. Калифорния), позднее возглавил Авиафонд штата Айдахо. Умер от рака предстательной железы в онкологическом центре в Хьюстоне.