בינתיים הושלמה הליכת החלל השניה שבמהלכה הותקנו סוללות כבדות במספר אתרים על צדה החיצוני של התחנה
היום (ד') התקיימה השניה מתוך 3 הליכות חלל. האסטרונאוטים מייקל גוד וסטיב בוון פעלו בחוץ במשך שבע שעות ותשע דקות.
השניים הידקו בהצלחה את הרצועות המחברות את האנטנה המאפשרת שידור דו כיווני של נתונים ווידאו לזרוע עליו היא מורכבת והתגברו על הפער בין השניים. הם גם הסירו מחסום שהחזיק את אנטנת הצלחת ואת הזרוע ביחד בעת השיגור ואיפשרו לאנטנה להסתובב.
קודם לכן התמקדו אנשי הצוותים - צוות מעבורת החלל אטלנטיס במשימה STS-132, והצוות ה-23 של תחנת החלל הבינלואמית בחיבור רכיב המיני מעבדה Mini-Research Module-1 (MRM-1) הרוסית לתחנת החלל הבינלאומית. המעבדה המכונה גם ראסווט – שחר ברוסית, חוברה לצידה הפונה לכדור הארץ של מעבדת זאריה.
מפקד המעבורת קן האם והטייס טוני אטונלי ניווטו את הזרוע הרובוטית כדי לשלוף את הרכיב מתוך סיפון המטען של אטלנטיס ולהעבירו לזרוע של התחנה.
האסטרונאוטים גארט רייזמן ופירס סלרס שהשתתפו שלשום בהליכת החלל הראשונה, היו הפעם בתוך התחנה והם הפעילו את הזרוע הרובוטית של התחנה ובאמצעותה הציבו את ה-MRM-1 (ראסווט) במקום המיועד.
מפקד הצוות ה-23 אולג קוטוב ניטר את הפעילות מתוך זאריה כאשר ראסווט ביצעה את הליך העגינה האוטומטי לצורך התחברות סופית עם התחנה.