הולכי החלל התקשו בפירוק הרצועות ששמרו על המחסן החיצוני במהלך העלאתו במעבורת אטלנטיס ונעזרו בכלי עבודה כדי לשחררן
הערב (ה', 19 בנובמבר) התבצעה הליכת החלל הראשונה במסגרת משימה STS-129 בתחנת החלל הבינלאומית. הליכת החלל החלה בשעה 16:24 שעון ישראל שנמשכה שש וחצי שעות.
במהלך מרבית הליכת החלל עבדו הולכי החלל מייק פורמן ורוברט סאטצ'ר על הכנת מערכת מטען חיצונית נצמדת לתחנת החלל (outboard Payload Attach System) או בקיצור PAS, המותקנת על צידה התחתון של תחנת החלל מתחת לרכיב S3. הצוות סבל מקשיים בשחרור חגורה והסרת חבל אלכסוני על המתקן כדי להכינו לקליטת מטענים – בעיקר חלקי חילוף. הם שתמשו בפטיש, אקדח הברגה ופטיש בלא הצלחה. מתכנני הליכת החלל מקווים שהטמפרטורות הקרות בשעות הלילה (כל מחזור יום ולילה הוא בן שעה וחצי) יכווץ את הרצועה ויאפשר את הסרתה. לבסוף הם הצליחו לשחרר את החגורה באמצעות הכאה עליה בפטיש ואת החבל האלכסוני הם פירקו באמצעות נענועה במשך זמן רב עד שהשתחררה.
בינתיים בתוך תחנת החלל נמשכות העבודות ההכנה לקראת הגעת רכיב אמריקני חדש Tranquility (שלווה). מפקד התחנה, פארק דהווין ומהנדס הטיסה ג'ף ויליאמס יעבדו במינעל האוויר של רכיב הארמוני כדי לחווט מחדש את כבלי הנתונים החשמל והקירור וכן את מחברי זרימת האוויר שיחוברו לרכיב החדש. משימה זו ארכה אף היא כשש שעות וחצי. דה ווין ווילאמס ימשיכו בפרויקט זה במשך מספר ימים במהלך משימת STS-129.
