Einen für den Fortgang der Arbeiten zum Ausbau der ISS wichtigen Weltraumausstieg unternahmen am 15.01.2003 Kommandant Kenneth Bowersox und Bordingenieur Donald Pettit. Das Manöver war ursprünglich für den 12.12.2002 angesetzt gewesen, doch der für die EVA trainierte Kosmonaut Nikolai Budarin mußte aufgrund eines nicht näher erläuterten medizinischen Problems zurückgestellt werden. Die russische und amerikanische Flugleitung brauchten mehr als einen Monat, um einen geänderten Plan für das Außenbordmanöver auszuarbeiten. Während Budarin über die Erfahrung aus neun Weltraumausstiegen verfügte, waren Bowersox und Pettit auf diesem Gebiet Neulinge. Andererseits war Budarin nicht in die Handhabung des Manipulatorarms der ISS eingewiesen. Daher konnten Bowersox und Pettit diesen nicht nutzen, um die große Entfernung bis zu ihrem Arbeitsplatz während der EVA zu überbrücken. Sie mußten stattdessen den Weg aus eigener Kraft zurücklegen. Doch die EVA am 15.01.2003 begann um 12:50 UTC zunächst mit einigen Problemen, als sich die Außenluke am „Quest“ Modul nicht öffnen wollte. Kaum war das erledigt, verlor Bowersox die Anzeigen zum Status seines Raumanzugs. Erst ein Neustart der Systeme behob das Problem. Am P1 Truss der Station angekommen, lösten sie die restlichen Transportsicherungen und entfalteten den 23 m hohen zentralen Radiator-​Ausleger. Weiterhin reinigten sie einen Kopplungsadapter des „Unity“ Moduls von den Resten eines Dichtungsrings und bereiteten so den Weg für die dort während der STS-​114 Mission vorgesehene Ankopplung des ersten MPLM. Eine Reihe weiterer kleiner Aufgaben stand noch auf dem Programm, bevor sich die beiden Astronauten zur Luftschleuse zurückbegaben. Ein Scheinwerfermast konnte nicht aufgerichtet werden, da sich ein Sicherungsbolzen verklemmt hatte. Doch insgesamt verlief die 6:51 h dauernde EVA erfolgreich.