Quan sát xuyên mây bụi liên sao

Bước sóng hồng ngoại dài hơn nên có thể xuyên qua vào các đám mây bụi vốn ngăn ánh sáng, cho phép quan sát các ngôi sao trẻ trong các đám mây phân tử và lõi của các thiên hà.[3] Một số phân tử phát xạ mạnh ở dải sóng hồng ngoại, và điều này có thể được sử dụng để nghiên cứu hoá học không gian, cũng như phát hiện ra nước trong các thiên thạch.[4]

Quan sát thiên thể lạnh

Quang phổ hồng ngoại rất hữu dụng khi nghiên cứu các vật thể lạnh, không phát ra ánh sáng nhìn thấy được, như các hành tinh, các đĩa cạnh sao.

Quan sát dịch chuyển đỏ mức cao

Ánh sáng hoặc tia cực tím (UV) do các thiên hà phát ra trong sơ kỳ hình thành, do dịch chuyển đỏ vũ trụ có thể dịch đến mức trên Trái Đất quan sát thấy trong vùng hồng ngoại gần, tức là mức độ dịch chuyển cao (high-redshift). Đây là yếu tố quan trọng cần được tính đến khi giải thích dữ liệu của Kính thiên văn không gian James Webb.