האסטרונאוטים פירס סלרס ומייקל פוסום יצאו לחלל דרך מינעל האוויר קווסט שבתחנת החלל הבינלאומית בשעה 9:17 בבוקר שעון החוף המזרחי – 15:17 שעון ישראל כדי להתחיל בהליכת החלל הראשונה במשימה STS-121. הם אמורים לעבוד מחוץ לתחנה ולמעבורת החלל דיסקברי במשך 6.5 שעות.
לאסטרונאוטים יש שתי משימות עיקריות במהלך הפעילות החללית. הראשונה היא לעבוד ב-mobile transporter (רכיב בתחנת
החלל שעליו מוסעת הזרוע הרובוטית ומשמש גם להסעת אנשים ומטען בין חלקי המעבורת מבחוץ). לאחר מכן הם יתחילו בניסוי היכולת של הזרוע הרובוטית של המעבורת והחלק המוארך שלה לשמש כפלטפורמה לביצוע תיקונים במגן החום.
סלרס הוא המפקד במבצע הליכת החלל והוא מציין זאת בחליפת חלל שכרוכים סביב זרועה סרטים אדומים. פוסום לובש חליפה לבנה לחלוטין. הם יסתייעו מתוך הקומפלקס המשותף למעבורת ולתחנת החלל בידי הטייס מארק קלי המשמש כמתאם הליכתה חלל. האסטרונאוטיות ליסה נובאק וסטפני וילסון יפעילו את הזרועות הרובוטיות של המעבורת ושל תחנת החלל.
הליכת החלל אמורה להסתיים בסביבות 22:47 שעון ישראל. צוות ה-STS-121 יבצע הליכות חלל נוספות ביום שני וכאמור גם ביום רביעי.
