Terwijl de rest van de bemanningsleden bezig waren met het voorbereiden van de tweede ruimtewandeling waren ISS commandant Genady Padalka en de Belgische boordwerktuigkundige Frank de Winne bezig met het repareren van het 'Waste Hygiene Compartment' (toilet) in het Destiny laboratorium. Zolang het toilet defect was moeten de shuttle bemanningsleden gebruik maken van het toilet in de shuttle en de ISS bemanning van het toilet in de Zvezda module. Het toilet in de Zvezda is geplaatst naast het eetgedeelte, niet een handige plaats.

Missie Specialisten Dave Wolf en Tom Marshburn hebben de tweede ruimtewandeling gemaakt die zes uur en drieënvijftig minuten duurde. Ze hebben tijdens de ruimtewandeling drie grote reserve onderdelen voor het ruimtestation overgebracht, een Ku-antenne (schotel), een pomp module en een motor voor het transport systeem.

Julie Payette en Doug Hurley bediende de robotarm en heeft Marshburn een oog aan een ammonium tank gemonteerd zodat deze tijdens missie STS-128 verplaatst kan worden en heeft hij isolatie aan het Station-to Shuttle stroomsysteem aangebracht. Het monteren van een camera is door tijdgebrek tot een volgende ruimtewandeling uitgesteld.

Voor Wolf was het de zesde ruimtewandeling, Marshburn maakte zijn eerste ruimtewandeling.

Na het vervangen van een aantal onderdelen van het toilet is het Padalka en de Winne gelukt om het toilet te repareren. Tim Kopra, het nieuwste ISS bemanningslid, heeft zich bezig gehouden met het bekend maken van de systemen aan boord het ruimtestation.

De volgende ruimtewandeling staat gepland voor woensdag en zal worden uitgevoerd door Cassidy en Wolf.