John Grunsfeld és Andrew Feustel közép-európai idő szerint a kora délutáni órákban lépett ki a nyílt világűrbe. Az utolsó szerelési munka során újabb akkumulátorokat helyeztek el a 19 éve működő csillagászati megfigyelőállomáson. Emellett rászereltek egy új tájoló rendszert, végül egy olyan acélbevonatú védőburkolattal látták el az űrtávcsövet, amely a nap káros sugárzásától és a szélsőséges hőmérsékleti változásoktól óvja a Hubble-t. A több mint hétórás űrsétát közép-európai idő szerint késő este, röviddel fél tíz előtt sikeresen befejezték.

A tervek szerint kedden az Atlantis robotkarja elengedi az űrteleszkópot, amely megújulva és a korábbinál korszerűbb műszerekkel ellátva folytathatja tevékenységét mintegy 600 kilométeres magasságban a Föld körül keringve. A remények szerint legalább öt, de lehet, hogy tíz éven át segíti még a csillagászokat a világegyetem távoli vidékeinek kutatásában. A Hubble utódát, a James Webb űrteleszkópot várhatóan 2013-ban indítják a világűrbe.

Az Atlantis hét űrhajóssal a fedélzetén a tervek szerint május 22-én, pénteken, közép-európai idő szerint fél hat után száll le a floridai Kennedy űrközpontban. Addig azonban a legénység tagjai még egyszer átvizsgálják űrsiklójuk külső burkát, hogy megállapítsák, érte-e az Atlantist olyan sérülés, amely veszélyeztethetné a visszatérés biztonságát. Ha komoly sérülésre bukkannak, a földi központ az Endeavour űrsiklót küldi az Atlantis asztronautáiért. A Hubble ugyanis a Nemzetközi Űrállomáshoz képest magasabb és más hajlásszögű pályán kering, így vészhelyzet esetén a Atlantis utasai nem tudnak menedékre találni az űrállomáson.