Zum zweiten Mal innerhalb von vier Tagen verließen Michael López-Alegría und Sunita Williams am 04.02.2007 ab 13:38 UTC die ISS, um die begonnenen Montagearbeiten fortzusetzen. Nach dem Ausstieg aus der Luftschleuse des „Quest“ Moduls begaben sie sich zu dem verwinkelten Bereich der ISS, an dem Z1 und S0 Truss zusammenstoßen. Ingenieure und Astronauten hatten dieser unübersichtlichen Ecke den wenig schmeichelhaften Namen „Rattennest“ gegeben. Hier verlegten sie zwei weitere Kabelbäume und trennten vier Kühlmittelleitungen vom alten EEATCS Wärmetauschersystem, um sie dann mit dem neuen External Active Thermal Control System zu verbinden. Damit war nun auch Kühlmittelkreislauf B, der Moderate Temperature Loop, rekonfiguriert. Den Low Temperature Loop hatten die beiden Astronauten bereits beim letzten Außenbordmanöver umgebaut. Nun strahlten auch die Steuerungssysteme und Experimente ihre überschüssige Wärme durch den Radiator von „Destiny“ ab. Im Rahmen der Arbeiten assistierten López-​Alegría und Williams erneut beim Zurückfahren eines der Radiatoren. Diesmal wurde Heckradiator eingeklappt, da er bei den für die nächsten Shuttle Missionen geplanten Montagearbeiten im Weg gewesen wäre. Im Gegensatz zum Steuerbordradiator erhielt er keine Thermoabdeckung, da er aufgrund seiner Lage nicht so starken Temperaturschwankungen ausgesetzt war. Nachdem der Radiator gesichert war, widmeten sich die beiden Astronauten den Arbeiten, die bei der letzten EVA aus Zeitmangel nicht abgeschlossen worden waren. So wurde die letzte verbliebene Zuleitung zum Early Ammonia Servicer (EAS) Tank gekappt, wobei wieder etwas Ammoniak austrat. Anschließend inspizierten die beiden den Solarkollektor P6. Dieser sollte bei den kommenden Umbauarbeiten an seine endgültige Position versetzt werden. Dazu mußten jedoch die zwei Solarausleger eingefahren werden, was sich im Dezember 2006 beim ersten als unerwartet problematisch erwiesen hatte. Daher dokumentierten López-​Alegria und Williams nun den Zustand des zweiten ausführlich fotografisch, um den Ingenieuren mehr Informationen zur Vorbereitung der Mission zu geben. Zum Abschluß der EVA wurden weitere Kabel für das Station-​to-​Shuttle Power Transfer System verlegt und an das Bordnetz angeschlossen. Als López-​Alegría und Williams nach 7:11 h in die Luftschleuse zurückkehrten, durfte sich Williams über den Rekord für den längsten Gesamtaufenthalt einer Frau im freien Raum freuen. Fast einen ganzen Tag hatte sie bei ihren drei zurückliegenden Ausstiegen außerhalb der Station verbracht.