A czasie misji ATV-5 wykonano dwa eksperymenty przy wykorzystaniu statku ATV Georges Lemaître. Pierwszym z nich był Laser InfraRed Imaging Sensors (LIRIS) polegający na laserowym obrazowaniu obiektów przy użyciu promieniowania podczerwonego. Eksperyment ten miał na celu zbadanie możliwości dokowania statków kosmicznych z tzw. niewspółpracującymi obiektami, jak np. kosmiczne śmieci lub kapsuły przewożące próbki pobrane z ciał niebieskich.
Drugi eksperyment również wykorzystywał promieniowanie podczerwone. Wewnątrz ATV Georges Lemaître umieszczono bowiem kamerę rejestrującą obraz w podczerwieni, która zbierała dane podczas rozpadania i spalania się statku w czasie wchodzenia w atmosferę. Urządzenie to przesyłało dane do jednego z satelitów Iridium. Odebrano dane z akcelerometru, magnetometru, termometru oraz szczegóły dotyczące rotacji, a także informację o wykonaniu ok. 6000 zdjęć. Niestety transmisja samych zdjęć nie powiodła się.
ATV Georges Lemaître musiał zostać dwukrotnie wykorzystany do pilnej zmiany orbity stacji w związku z zagrożeniem zderzenia się z kosmicznymi śmieciami.