格林威治時間2009年3月21日16時51分，太空站繞行到南太平洋上空354公里處的地球軌道時，航天員史萬森（Steve Swanson）與阿卡巴（Joseph Acaba）展開第二次太空漫步，太空漫步歷時六個半小時，主要為國際太空站松開其中一組電池，方便下次更換。兩人又在太空站的日本實驗艙安裝GPS全球定位系統天線，讓今年稍后升空的日本無人駕駛宇宙飛船使用，又拍下散熱器的照片。

但在任務的過程，其中一名航天員在安裝零件時出現小失誤，他將其中一個組件上下倒轉安裝，令儀器無法正常展開，航天員發現問題后實時用繩固定儀器，但太空總署的工程師就要研究在今次太空任務中，第三次亦是較后一次的太空漫步中改正錯誤安裝的零件。

發現號會在太空逗留八日，為國際太空站安裝較后組件，預計星期六會返回地球。