La excursión comenzó a las 13.22 GMT y se prolongó durante casi seis horas y media como estaba previsto, tiempo en el que lograron completar todas las tareas que tenían asignadas, según informó la NASA.
Durante la jornada, Fossum, que lucía unas rayas rojas en su traje espacial para diferenciarse, y Garan trasladaron a la bodega de carga del Atlantis una bomba de amoníaco del sistema de enfriamiento de la EEI estropeada en julio de 2010 y que traerán a la Tierra para que los científicos estudien las causas del fallo.
Posteriormente sacaron del Atlantis un mecanismo experimental para reabastecer de combustible mediante robots a los satélites en órbita y lo instalaron en la parte exterior de la estación.
Fossum y Garan desplegaron a continuación un experimento de Materiales de Reflector Óptico, como parte del experimento de materiales de la estación, que fue instalado en la plataforma externa Carrier 2 durante la misión STS-134 del Endeavour.
Entre sus tareas también estaba la de introducir un cable que sobresalía de la estructura de Agarre, Transferencia de Datos y Energía del módulo ruso Zaryam.
El cable quedó atascado en una de las escotillas y los expertos de la NASA temían que pudiera interferir en las operaciones del brazo robótico de la EEI.
Por último, los astronautas instalaron una cubierta en el extremo del adaptador de acoplamiento presurizado 3, que recibe una gran cantidad de calor directo del sol.
Mientras tanto, el especialista de misión Rex Walheim, miembro de la tripulación del Atlantis, dirigió desde la parte trasera del transbordador las actividades y coordinó las comunicaciones entre los astronautas y el Control de Misión en Houston.
Por su parte, el piloto Doug Hurley y la especialista de la misión Sandy Magnus operaron el brazo robótico de la estación, con una longitud de más de 17 metros, para ayudar a los astronautas a desplazarse para completar sus labores durante el paseo espacial.
Antes de salir, los astronautas permanecieron una hora y media en la esclusa de aire "Quest", que prepara su sistema sanguíneo para prevenir problemas de descompresión, y realizaron 50 minutos de ejercicios.
Esta ha sido la misión exterior número 160, dentro de las labores de apoyo y mantenimiento de la EEI. Para Fossum era su séptima caminata espacial y la cuarta para Garan. Ambos realizaron tres expediciones juntos durante la misión STS-124 en junio de 2008 para instalar la segunda parte del laboratorio japonés "Kibo".
La estación es un complejo orbital de 100.000 millones de dólares en el que cooperan 16 naciones. Orbita a unos 385 kilómetros de la Tierra y a una velocidad de unos 27.000 kilómetros por hora.
La NASA ha decidido extender por un día más la última misión del transbordador espacial de modo que el Atlantis, con sus cuatro tripulantes a bordo, retornará a la Tierra el 21 de julio a las 09.56 GMT.
La decisión se tomó para dar tiempo adicional a los astronautas para el trasiego, desde el Atlantis a la EEI, de las provisiones que mantendrán abastecidos de comida a los inquilinos en la estación internacional por casi un año y el resto de carga.
En su misión final, el Atlantis ha transportado 4.318 kilogramos de equipos y suministros que ayudarán a que la EEI continúe operando durante 2012 cuando Estados Unidos ya no cuente con los transbordadores para los viajes de reabastecimiento y relevo de tripulaciones en el puesto orbital.