Sikeres volt az űrséta, ép a hővédő pajzs
Keleti-parti idő szerint kedden 15:53-kor (magyar idő szerint 21:53-kor) befejezte az STS-135 küldetés egyetlen űrsétáját a Nemzetközi Űrállomás két űrhajósa, Mike Fossum és Ron Garan. Az űrséta hat óráig és harmincegy percig tartott, ez volt Fossum hetedik és Garan negyedik űrsétája. A két űrhajós eddigi missziói során így már 48 óra 32 percet, illetve 27 óra 3 percet töltött űrsétával.
Kedden késő délután az STS-135 Nemzetközi Űrállomásért felelős repülésirányítási főnöke, Chris Edelen és az űrsétákat irányító tiszt, Glenda Brown bejelentette, hogy az űrséta során minden tervezett feladatot elvégeztek: az asztronauták leszereltek az ISS-ről egy elromlott szivattyút, elhelyezték a Robotic Refueling Mission műszert és egy anyagtudományi kísérletet az állomáson, és helyre rakták a Zarija modul egy vezetékét.
A nap fontos eseménye volt még, hogy Megan McArthur capcom (kommunikációs tiszt) közölte az űrhajósokkal az űrsikló hővédő pajzsának állapotát. Az asztronauták vasárnap és hétfőn többféle módon is megvizsgálták a pajzsot, a készített képeket a földi irányítás is elemezte. A pajzson nem találtak kritikus sérülést, ami azt jelenti, hogy az Atlantis javítások nélkül visszatérhet a Földre.
Az űrállomás legénysége keleti-parti idő szerint 17:59-kor, az Atlantis legénysége 18:29-kor (magyar idő szerint 23:59-kor és szerdán 0:29-kor) tért aludni.