Astronauci mieli w planie trzy spacery kosmiczne podczas połączenia z ISS. Pierwszy, odbyty 31 lipca w godzinach 11:46-18:36 czasu polskiego przez Robinsona i Noguchi, posłużył do wymiany okablowania żyroskopu stacji, przetestowania procedury naprawy płytek osłony oraz zamontowania na module Quest urządzenia do przechowywania narzędzi i części. Wymieniona została również antena GPS. Podczas drugiego spaceru wymieniono na nowy jeden z czterech żyroskopów stabilizujących położenie stacji. Podczas trzeciego spaceru astronauci zainstalowali platformę ESP-2, a także przeprowadzili pierwszą w historii naprawę wahadłowca na orbicie. Robinson asekurowany przez Noguchiego, usunął fragment pianki izolacyjnej, tkwiący pomiędzy płytkami osłony termicznej. Po raz pierwszy w czasie lotu astronauci dostali się pod dolną część kadłuba wahadłowca.
Niespodzianki podczas startu