Zum ersten einer Serie von drei geplanten Außenbordmanöver verließen die Astronauten Michael López-Alegría und Sunita Williams am 31.01.2007 ab 15:14 UTC die ISS durch die Luftschleuse des „Quest“ Moduls. Ihre Hauptaufgabe war die Umstellung des Kühlkreislaufs des „Destiny“ Moduls vom bisherigen provisorischen EEATCS auf das permanente EATCS. Das External Active Thermal Control System war einen Monat zuvor im Rahmen der STS-​116 Mission installiert worden. Nun übernahm dieses schrittweise die Funktion des bisherigen Early External Active Thermal Control System. Bei diesem Ausstieg verlegte López-​Alegría zunächst zwei Kabelstränge von den Elektroanschlüssen des Z1 Truss zum S0 Truss. Das waren die ersten Arbeiten für die Installation des Station-​to-​Shuttle Power Transfer System. Nach seiner Fertigstellung sollte das SSPTS elektrische Energie zum PMA-​2 Dockingadapter des „Destiny“ Moduls liefern. Diese konnte in das Bordnetz eines dort angekoppelten Space Shuttle eingespeist werden und ermöglichte diesem, länger an der ISS angedockt zu bleiben. Gemeinsam mit Williams trennte er dann vier Kühlmittelleitungen am EEATCS, um diese neu mit dem EATCS zu verbinden. Damit war der Kühlkreislauf A umgestellt, der hauptsächlich die vom Lebenserhaltungssystem der Station erzeugte Wärme über die Wärmetauscher auf der Oberfläche des „Destiny“ Labors abführte. Einer der 12 m lange Radiatoren des bisherigen Systems am P6 Truss wurde zur Halbzeit der EVA zusammengeklappt. Das geschah per Funkbefehl aus dem Kontrollzentrum. Doch die beiden Astronauten überwachten den Vorgang und fixierten dann den zusammengefalteten Radiator. Da er in einigen Monaten wieder in Betrieb genommen werden sollte, brachten sie zum Schluß noch eine thermische Schutzhülle über dem Paket an. Beim anschließenden Stillegen einer Zuleitung, die zum Early Ammonia Servicer, einem Kühlmittelreservoir für den Fall eines Lecks, führte, traten kleinste Mengen des Kühlmittels aus. Obwohl sich die Astronauten sicher waren, nicht mit dem giftigen Ammoniak in Kontakt gekommen zu sein, ordnete die Flugleitung daraufhin eine Dekontaminierung bei der Rückkehr in die Luftschleuse an. Mit 7:55 h hatten die beiden Astronauten schließlich das bis dahin fünftlängste Außenbordmanöver der Raumfahrtgeschichte absolviert.