Đài quan sát La Silla, nằm cách Santiago de Chile 600 km về phía bắc trên độ cao 2.400 mét so với mực nước biển, đã được đi vào hoạt động từ những năm 1960. Tại đây, ESO cho hoạt động các loại kính đường kính 4 m trên thế giới. Từng có khoảng 18 kính thiên văn đặt tại đây, và vẫn còn ba kính còn hoạt động phục vụ cho cộng đồng thiên văn:[3]

Kính thiên văn 2,2 m MPG/ESO

Kính thiên văn 2,2 mét đã hoạt động ở La Silla từ đầu năm 1984 dưới sự đóng góp ngân sách ban đầu của Max-Planck-Gesellschaft (MPG). Sau đó chương trình khai thác sử dụng kính được chia sẻ giữa MPG và ESO, trong khi chịu trách nhiệm duy trì và chi phí hoạt động thuộc về ESO. Các thiết bị gắn với kính bao gồm một phổ kế và camera trường rộng (wide-field CCD imager) có khả năng chụp một phần lớn bầu trời chỉ trong một khoảng thời gian phơi sáng. Năm 2007, một thiết bị thứ ba đã được thêm vào, GROND, cho phép chụp được đồng thời trong 7 màu.[4] Kính thiên văn này được sử dụng để phát hiện các bùng phát tia gamma.[5] Ảnh thu được từ kính cũng được sử dụng trong dự án Euronear. Vào tháng 11/2010, các nhà thiên văn thông báo đã phát hiện ra hành tinh ngoại hệ có nguồn gốc ngoài dải Ngân Hà, HIP 13044 b, nhờ quan sát qua kính 2,2 m MPG/ESO.[6]

Kính thiên văn 3,6 m ESO

Đây là kính thiên văn được thiết kế với mục đích thu được phổ hồng ngoại của các thiên thể. Nó có lắp đặt phổ kế HARPS, the High Accuracy Radial velocity Planet Searcher, một trong những thiết bị dùng để săn tìm các hành tinh ngoại hệ. HARPS dùng để đo vận tốc xuyên tâm của các hành tinh với độ chính xác rất cao, sai số chỉ trong vài cm/s.[7] Nhờ HARPS mà các nhà thiên văn đã phát hiện ra các hành tinh ngoại hệ Gliese 581c và Gliese 581d.

Kính thiên văn công nghệ mới (NTT)

Kính thiên văn công nghệ mới ESO (NTT) là một kính thiên văn đầu tiên sử dụng công nghệ quang học chủ động, đường kính 3,58m với thiết kế của kiểu kính Richey-Chretien. Mặc dù kính thiên văn NTT có đường kính gần với kính thiên văn 3.6 m ESO, nhưng nhờ công nghệ quang học chủ động khiến cho các thiết bị gắn với nó đo đạc được chính xác hơn. Ngày nay, công nghệ quang học chủ động đã được ứng dụng vào hầu hết các kính thiên văn lớn trên thế giới. Ở thời điểm xây dựng kính NTT, mái vòm của kính cũng ứng dụng hệ thống điều khiển nhiệt sáng tạo cho phép giảm thiểu nhiễu loạn ảnh hưởng tới các thiết bị trên kính thiên văn.[8]

Các kính thiên văn khác

Những kính thiên văn khác ở đài quan sát La Silla bao gồm ba kính thiên văn phản xạ ESO, trong đó có hai kính của Đan Mạch, một kính của Hà Lan, chúng có đường kính từ 0,5 m đến 1,5 m. Kính thiên văn Leonard Euler (1,2m) của Thụy Sĩ cũng đặt ở đây. Kính thiên văn vô tuyến dưới milimét SEST đường kính 15 m của Thụy Điển. Tuy vậy các kính Euler và kính thiên văn của Đan Mạch đã ngừng hoạt động.[3][9]