В Т+ 19 час. 29 мин. Олдрин открыл люк, высунулся из него по плечи и провел ряд экспериментов, в частности, укрепил кинокамеру на вспомогательном отсеке, производил фотографирование. Люк был закрыт в Т+21 час. 58 мин.

В Т + 42 час. 46 мин. начался эксперимент по выходу в открытый космос. Выйдя из кабины, Олдрин соединил ракету и спутник тросом, затем перешел к вспомогательному отсеку и провел там предусмотренные программой операции. На время пребывания в тени Земли он укрылся во вспомогательном отсеке. После выхода из тени Олдрин переместился к передней части корпуса спутника, провел ряд операций, снял держатель с ловушками метеорных частиц и микроорганизмов, вернулся с ним в кабину и закрыл люк.

В Т + 66 час. люк был снова открыт. Олдрин, стоя на кресле, фотографировал звезды и восход Солнца в ультрафиолетовых лучах, проводил эксперименты по использованию ручных навигационных приборов. Люк был закрыт через 59 мин.

Особое внимание в полете было уделено работам в открытом космосе с запущенной заранее ракетой «Аджена». Олдрин совершил три выхода в космос и провел там 5,5 часов. На этот раз на поверхности космических аппаратов были размещены фиксаторы для закрепления ног во время работы. Астронавт также пользовался привязными ремнями.