Le cargo spatial fait office de ravitailleur et d'éboueur pour la station spatiale : il arrive chargé de carburant, d'eau, de matériel et d'oxygène et repart avec les déchets, pour se désintégrer dans l'atmosphère terrestre. Mais l'ATV a un second rôle tout aussi essentiel, celui de remorqueur. En effet, l'ISS se trouve à seulement 400 km d'altitude et se trouve donc freinée par l'atmosphère résiduelle présente à cette hauteur. Une fois fixée à l'ISS, l'ATV va donc utiliser ses moteurs pour relever l'orbite de la station.

L'ATV est le premier véhicule spatial au monde capable d'effectuer des rendez-vous et des arrimages dans l'espace de façon complétement automatisée. Il peut atteindre une cible filant à 28 000 km/h avec une précision de l'ordre de 10cm.

Ce véhicule de ravitaillement est l'une des composantes de la participation de l'Europe (via l'Agence Spatiale Européenne) à la Station Spatiale Internationale.

La conception, le développement et la production de cet engin de haute précision sont sous le contrôle d'Astrium, une filiale d'EADS, qui dirige un consortium d'entreprises européennes. L'ATV est en effet le fruit de la collaboration entre tous les Etats européens. Ainsi, les différents éléments composant le cargo sont assemblés à Brême, tandis que les essais et les simulations sont réalisés par la filiale de la firme Clemessy installée aux Mureaux.

Le prochain départ d'un ATV est prévu pour début 2013. L'ATV n°4 portera le nom Albert Einstein.