Đây là kính thiên văn làm việc với dải hồng ngoại, với mục tiêu chính là săn tìm những thiên thể tối, nhỏ và mờ nhạt vốn rất khó tìm thấy với điều kiện thông thường. Ngoài ra, nó cũng quan sát những vật thể phát ra bước sóng lệch về phía hồng ngoại, hoặc các vật thể bị che khuất bởi các vụ nổ trong vũ trụ.

Lá chắn nhiệt (chống nhiễu) của nó bao gồm 5 tấm phim lọc, làm từ hợp chất giữa nhôm và polymer, dùng để chống lại ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời. Trong quá trình hoạt động, tấm chắn ngoài cùng có thể bị mặt trời đốt lên đến 100 độ C, nhưng ở trong, các thiết bị khoa học sẽ được duy trì ở mức nhiệt độ 50K (-223 độ C), ngoài ra còn hạn chế phần nào các vẫn thạch nhỏ gây hại đến gương chính

Gương hội tụ của James Webb có 18 tấm gương lục giác làm từ beryli, được phủ bằng một lớp vàng có độ dày 100x10^-9 mét, bên ngoài lớp vàng được phủ thêm một lớp thủy tinh mỏng để bảo vệ lớp vàng, mục đích của việc phủ vàng nhằm tối ưu hóa cho phản xạ tia hồng ngoại, đồng thời hấp thụ tối đa ánh sáng xanh, khác với Hubble, gương chính lộ ra ngoài thay vì được bảo vệ như Hubble. Đường kính mỗi tấm là 1,3m. Mặt sau được làm mòn bằng axit để loại trừ các kim loại lạ có thể bám vào. Các tấm gương này sẽ hội tụ ánh sáng mạnh hơn kính thiên văn Hubble đến 7-8 lần.

Được cung cấp năng lượng bởi pin mặt trời với công suất 2000W.

Dự tính nó sẽ được đưa lên quỹ đạo cách Trái Đất 1,5 triệu Km (điểm L2) ở đó lực hấp dẫn tác động lên nó sẽ cân bằng, ngoài ổn định, điểm L2 cũng được từ trường trái đất che chắn khỏi bức xạ mặt trời . Tuy nhiên, việc sửa chữa sẽ gặp khó khăn vì quá xa, chi phí để thay pin, sửa chữa hay nâng cấp một bộ phận nào đó sẽ rất tốn kém