El despegue tuvo lugar a las 05:03 CET (01:03 hora local) desde el Centro Espacial de Guayana, puerto espacial europeo en Kourou (Guayana Francesa). Para este vuelo ha sido precisa una nueva versión de la lanzadera maestra europea, la Ariane 5ES, adaptada de forma especial a la tarea de levantar un vehículo de cerca de 20 toneladas (más del doble de la última carga útil del Ariane 5) hacia una órbita circular inclinada a 51,6 grados con respecto al Ecuador y equipada con una etapa superior con capacidad de reignición.
Una trayectoria de lanzamiento poco habitual que ha hecho necesario el despliegue de dos estaciones de seguimiento por telemetría, una a bordo de un barco en el océano Atlántico y otra en las islas Azores. La etapa superior del cohete Ariane 5 funcionó durante 8 minutos iniciales sobre el Atlántico y entró en una fase de inercia de 45 minutos en la que sobrevoló Europa y Asia, antes de realizar una segunda ignición de 40 segundos a la altura de Australia. La separación del ATV Julio Verne se produjo a las 06:09 CET (02:09 hora local) y se supervisó desde una estación de tierra en Nueva Zelanda.
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