Астронавты Эндрю Фьюстел и Майкл Финк совершили второй выход в космос для  технического обслуживания Станции (это стало уже 246-е  «посещение» открытого космоса астронавтов США, в том числе, 157-й — с МКС). Они провели за пределами корабля шесть с половиной часов. Их задача — наполнение аммиаком системы терморегулирования, завершение продувки системы, смазка левой стороны соединения солнечной батареи с высокоточным манипулятором. 

Астронавтам не удалось успешно завершить первый из 4-х запрограммированных выходов в космос: помешали неполадки системы воздухоочистки скафандре Шамитоффа. Но им удалось  установить фонарь на секции с солнечными батареями и демонтировать два контейнера с образцами MISSE 7, и заменить их на MISSE 8.

Одна из основных задач полета   «Индевора» — доставка и монтаж на МКС магнитного альфа-спектрометра (AMS): прибора для изучения строения космических лучей, проверки теорий происхождения вселенной. В грузовом отсеке шаттла находятся и комплекты измерительных приборов МО США.  

Челнок  «покинет» Станцию 30 мая, а 1 июня, и, невзирая на повреждения, вернется на Землю. Это последний полет  «Индевора», и предпоследний в программе «Спейс шаттл». После возвращения списанный «челнок» поместят в музее Калифорнийского научного центра.