18 мая в 12:25 UTC (16:25 мск) Джон Грюсфелд (John Grunfeld) и Эндрю Фейстел (Andrew Feustel) покинули борт корабля и вышли в открытый космос. Это пятый, последний выход в открытый космос в ходе ремонтной миссии к орбитальному телескопу Hubble в открытый космос в ходе нынешней миссии шаттла, успешно завершен. Астронавты Джон Грюсфелд (John Grunfeld) и Эндрю Фейстел (Andrew Feustel) 18 мая в 19:22 UTC (23:22 мск) возвратились на борт корабля. Во время выхода были заменены три батареи, датчики системы точного наведения, а также проведены другие работы. Продолжительность пребывания в открытом космосе составила 7 часов 2 минуты. Всего в ходе миссии астронавты отработали вне корабля за пять выходов 36 часов 56 минут. Благодаря ремонтным работам экипажа "Атлантиса" срок службы телескопа "Хаббл" будет продлен на срок до десяти лет, после чего его затопят в Тихом океане. Общая стоимость нового оборудования составляет 220 миллионов долларов.