Во время работы в открытом космосе астронавты установили на телескоп "Хаббл" новую камеру Wide Field Camera 3. Камера, которая является основным рабочим инструментом телескопа, заменила Wide Field Planetary Camera 2, эксплуатировавшуюся в течение 16 лет.
Установка новой камеры была главной и наиболее сложной задачей Грансфилда и Фойстела. Демонтаж старой камеры вызвал у астронавтов определенные трудности, в результате чего они пробыли в открытом космосе на полчаса дольше, чем было запланировано.
Кроме того, астронавты заменили компьютерную систему обработки и передачи данных телескопа, отвечающую за работу всех компонентов "Хаббла" и передачу данных с телескопа на Землю. Астронавты также установили на телескоп новое стыковочное устройство и провели ряд других мелких работ по починке "Хаббла".
Выход в космос продолжался более семи часов и стал первым из пяти запланированных в рамках миссии шаттла "Атлантис". Следующая операция в открытом космосе назначена на 15 мая.