格林威治时间5日11时过后，两名宇航员再次出舱，带上一把蓝色牙刷、一把用备用电缆制成的钢丝刷和其他临时凑配的工具，先用压缩氮气吹走固定孔内金属屑，再把固定孔刷干净，用浸透润滑油的布擦拭，随后安装新“总线切换装置”。

作业并不轻松。历时将近4个小时，质量100公斤的新“总线切换装置”依然没有安装好，美国国家航空航天局位于休斯顿的地面控制中心考虑下令宇航员停工回舱；只是鉴于当时的进度，询问宇航员能否继续。两名宇航员坚持继续作业。

作业至4小时30分时，关键时刻到来。星出彰彦通过无线电告诉地面人员:“我的左手刚才麻了，因为我的手指交叉时间太长了。我们正屏住呼吸。”

大约两分钟后，他报告:“锁住了。”控制中心一片掌声。地面人员稍后确认，新“总线切换装置”运行正常，太阳能电池翼供电完全恢复。

威廉姆斯和星出后续在空间站“加拿大臂2”号机械臂上安装一台摄像机。当天出舱作业总计6小时28分钟。

这是威廉姆斯第六次“太空行走”，她因而成为太空行走时间最长的女性宇航员。