Tym razem przez 6 godzin i 47 minut obaj wymienili kable sterujące i zasilające wózka MT, służącego do mocowania dźwigu potrzebnego do dalszej rozbudowy stacji. Wózek był unieruchomiony od grudnia 2005. Poza tym w magazynie części zapasowych pozostawili dla astronautów z następnej misji STS-116 pompę ciekłego amoniaku. Zostanie ona zamontowana w systemie chłodzenia stacji. 12 lipca o godz. 11.20 UTC Fossum i Sellers po raz trzeci wyszli na zewnątrz Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Podczas EVA-3 trwającej ponad 7 godzin astronauci przećwiczyli techniki naprawiania różnych uszkodzeń powłoki wahadłowca. Próbki, które wykorzystano do tego celu znajdowały się w tylnej części komory ładunkowej promu kosmicznego Discovery. 14 lipca moduł ładunkowy Leonardo przy pomocy manipulatora został odłączony od ISS i przeniesiony do ładowni wahadłowca. Moduł m.in. wypełniono zużytym sprzętem. 15 lipca o godz. 10.08 UTC Discovery odłączył się od ISS i rozpoczął autonomiczny lot. 17 lipca o godz. 13.15 UTC wahadłowiec wylądował na pasie 15 w Centrum Kosmicznym im. Kennedy’ego. Do 13.18 UTC prom był już zabezpieczony, a oprogramowanie pojazdu zostało skonfigurowane do wykonania pakietu programowego Ops 9 Transition.