Tout d'abord, CASSIDY va enlever des couvertures thermiques sur des expériences scientifiques de la palette JLE, qui a été mise en place la veille. Pendant ce temps, WOLF va déplacer un des dispositifs WIF (Worksite Interface Fixture) d'Harmony vers Columbus, car il risquerait de gêner l'amarrage du vaisseau HTV plus tard cette année. Il en profite également pour installer les deux protections thermiques sur le SSPTS que MARSHBURN n'avait pas eu le temps de fixer lors de la sortie précédente.

Ensuite, les astronautes vont se livrer à la principale activité de la sortie : remplacer quatre batteries du segment P6.

Il y a douze batteries sur le P6, six par aile solaire. Les batteries 2B1A, 2B1B, 2B2A, 2B2B, 2B3A et 2B3B stockent l'électricité de l'aile 2B, et les batteries 4B1A, 4B1B, 4B2A, 4B2B, 4B3A et 4B3B font de même pour l'aile 4B.

Chacune de ces batteries a une durée de vie de six ans et demi. Or, le P6 a été amené en orbite en novembre 2000 lors de la mission STS-97, et elles ont donc largement dépassé leur date de péremption.

Les six batteries de l'aile 2B vont être remplacées lors de cette mission, et celles de l'aile 4B seront remplacées lors de STS-132. Déjà, lors de STS-119, les astronautes avaient vérifié que les batteries se démontaient sans problème. Les nouvelles batteries sont repérées par les lettres A à F, les anciennes par les chiffres 1 à 6. Elles vont être échangées deux à deux selon l'ordre suivant :

CASSIDY retourne d'abord dans le sas pour recharger ses réserves d'oxygène. Les deux hommes se dirigent ensuite vers le P6. Pendant ce temps, Julie PAYETTE manœuvre le Canadarm2 pour amener l'ICC-VLD le plus près possible du lieu de travail. C'est sur l'ICC-VLD que se trouvent les batteries de rechange, et c'est aussi lui qui accueillera les batteries usagées.

CASSIDY et WOLF doivent d'abord aller sur l'ICC-VLD pour retirer la protection thermique de la première batterie. Ensuite, WOLF installe une poignée, saisit la batterie et la passe à CASSIDY qui l'installe sur le P6.

WOLF démonte alors une deuxième batterie, et de la même manière la passe à CASSIDY, qui va l'installer et en démonte une troisième. Mais malheureusement, un incident technique les empêche de continuer le remplacement des deux autres batteries. Une cartouche de LiOH du scaphandre de CASSIDY rencontre en effet une défaillance. Ces cartouches permettent de contrôler le niveau de dioxyde de carbone. Pour ne prendre aucun risque, Houston ordonne à CASSIDY de rentrer.

Ils rentrent dans le sas et la sortie se termine à 20h31 GMT. Elle a duré 5h59. Sur le P6, il y a donc trois batteries : deux nouvelles et une ancienne.

Le 23 juillet, le bras robotique japonais JEMRMS est utilisé pour la première fois. Il sert à transférer trois expériences (MAXI, SEDA-AP et ICS-EF) de la JEM-EF vers la JLE.

Les astronautes Chris CASSIDY et Tom MARSHBURN commencent la quatrième sortie dans l'Espace le 24 juillet 2009 à 13h54 GMT. Ce même jour, le nouveau vaisseau de ravitaillement Progress M-67 est lancé de Baïkonour.

CASSIDY et MARSHBURN se dirigent immédiatement vers le P6. Ils vont devoir remplacer les quatre batteries restant (deux qui étaient prévues au programme, et les deux qui n'ont pu être remplacé lors de la sortie précédente).

Quand ils arrivent sur le P6, ils trouvent l'ICC-VLD maintenu à proximité par le Canadarm2. Ils commencent par installer la batterie C à la place de la n°3, qui avait déjà été démontée.

Ensuite, ils enlèvent la n°2, mettent la D à la place. Puis ils enlèvent la n°5 et mettent la remplacent par la E. Ils remplacent ensuite la n°6 par la F, et le tour est joué ! Le Canadarm2 repasse alors l'ICC-VLD au SRMS, qui le repose dans la soute d'Endeavour.

Le taux de dioxyde de carbone se remet à monter dans le scaphandre de CASSIDY, ce qui met fin à la sortie. Les astronautes rentrent dans le sas et la sortie se termine officiellement à 21h07 GMT. Elle a quand même duré 7h12 !

Le TsUP allume brièvement les petits moteurs de Zvezda le 25 juillet 2009 à 09h26 GMT pour en vérifier le bon fonctionnement. Dans le module Destiny, le système CDRA d'élimination du dioxyde de carbone tombe en panne. Sa température a augmenté et un coupe-circuit RPCM l'a automatiquement déconnecté.

Le 26 juillet, le Canadarm2 récupère la JLE, la repasse au SRMS d'Endeavour qui va le reposer dans la soute.

CASSIDY et MARSHBURN enfilent une dernière fois leurs scaphandres EMU le 27 juillet 2009 pour la cinquième et dernière sortie de STS-127, qui débute à 11h33 GMT.

Tom MARSHBURN commence par se diriger vers le module Destiny, où l'attend le Dextre. Il doit remettre en place deux protections thermiques sur l'un des OTCM du robot (ses « poignets »). Cette tâche ne lui prend pas beaucoup de temps, et il peut rapidement se diriger vers le module Kibo, où l'attend sa prochaine activité.

Pendant ce temps, CASSIDY travaille sur le Z1. Il doit inverser deux connecteurs afin d'apporter une seconde alimentation électrique (redondante) au gyroscope CMG-2. Quand il a terminé, il rejoint MARSHBURN sur la JEM-EF.

Là-bas, les deux hommes se lancent dans l'installation de deux caméras vidéos (JEF Vision Equipment). Ils devaient ensuite déployer la structure PAS sur le S3, mais ils n'ont plus le temps et réalisent à la place des petites tâches diversifiées. Le PAS du S3 sera finalement déployé en septembre 2009 lors de STS-128.

Ils installent une poignée et un cale-pieds sur le module JPM, un nouveau dispositif WIF sur le module Harmony, un câble sur Destiny et des cale-pieds sur le P1 (pour faciliter le travail aux astronautes de la prochaine mission, STS-128, quand ils démonteront le réservoir ATA).

Ensuite, les deux astronautes rentrent dans le sas. La sortie se termine à 16h19 GMT, elle a duré 4h46. Plus tard, le système CDRA est redémarré avec succès.

La navette Endeavour se sépare du PMA-2 le lendemain, 28 juillet 2009, à 17h26 GMT. Les six cosmonautes de la mission MKS-20 sont à nouveaux seuls à bord.

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