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O primeiro dia de atividades extraveiculares, realizado na quinta-feira (14 de maio) foi um dos mais cansativos para os astronautas que realizam os reparos e upgrades no telescópio espacial Hubble. Inicialmente calculada para durar 6 horas e 30 minutos, a missão se estendeu por quase uma hora além do tempo previsto, durando 7 horas e 20 minutos.

Após iniciar as atividades, os especialistas John Grunsfeld e Andrew Feustel levaram 15 minutos para soltar um dos parafusos do telescópio Hubble, que teimava em não se soltar. Quando finalmente foi retirado, os astronautas deram início à remoção da antiga Câmera Planetária de Ângulo Largo, WFPC2, que foi retirada para liberar espaço para a nova Câmera de Campo Largo WFC3.
operação de instalação levou aproximadamente quatro horas e teve seu funcionamento confirmado pelo Centro de Controle do Telescópio, localizado no Centro Espacial Kennedy, de onde também partem as ordens da missão STS-125 do ônibus Atlantis. Após a instalação da WFC3 os astronautas substituíram um dos computadores do Hubble, o SIC&DH.

Antes de finalizarem a atividade extraveicular, Grunsfeld instalou um mecanismo que permitirá que uma futura nave agarre o telescópio e o traga até o ponto de reentrada na atmosfera, ao término da missão Hubble. Além desse mecanismo Grunsfeld instalou dois dispositivos na porta de abertura do telescópio, com o objetivo de favorecer o trabalho dos astronautas nas próximas atividades programadas para a missão.

Segunda EVA
O segundo dia de atividades teve início às 09h49 e deverá durar 6 horas e 30 minutos. Nesse período os astronautas Michael Good e Michael Massimino efetuarão reparos nos giroscópios do telescópio e substituição de baterias.