Az amerikai Michael Fossum és Piers Sellers második "űrsétája" a tervek szerint 6 és fél órán át tart. Eközben az űrhajósok a Földtől mintegy 350 kilométeres magasságban keringő űreszköz egyik olyan létfontosságú külső szerkezeti egységén végeznek javításokat, amely a későbbiekben elengedhetetlen eszköze lesz az ISS további építésének. Az úgynevezett űrvonat egyik kábele, amely energiával látja el a szerkezetet, decemberben sérült meg. Ezt cseréli ki most a két űrhajós.

A külső szállítóegységet, amely majd a nehéz szerkezeti elemeket juttatja rendeltetési helyükre, azt követően állítják szolgálatba, hogy az Atlantis űrsikló legénysége várhatóan szeptemberben az ISS-re szállítja a működtetéséhez szükségek alkatrészeket.

Fossum és Sellers mostani űrsétájának másik feladata az lesz, hogy elhelyezzenek egy külső hőszabályozó rendszert az űrállomás burkolatán.