Adını NASA'nın Apollo programından sorumlu müdürü olan James E. Webb'ten alan James Webb Uzay Teleskobu (JWST) 6,5 metre genişliğinde altın kaplama bir aynayla donatılan kızılaltı bir teleskoptur. WEBB, Hubble Uzay Teleskobunun yaklaşık yarısı kadar bir kütleye sahip olmasına karşın berilyumla kaplanmış 18 altıgen aynanın birleşmesiyle oluşan ana aynası, 6,5 metre çapı ve 25,4 metrekare yüzey alanıyla Hubble'ınkinden daha büyüktür.

27 yıllık tasarımın 15 ülkenin bilim insanın ürünü. Şimdiye kadar tasarlanmış en büyük uzay teleskobu. 13,5 milyar ışık yılı uzağı, yani evrenin ilk yıldızlarının oluştuğu zamanı görmesini olanaklı kılacaktır. Ayrıca en önemli görevi, yaşamın varlığına işaret edebilecek gazları aramak için uzak gezegenlerin atmosferlerini araştırma gücüne de sahip olacaktır. ESA'dan alınan bilgilere göre, teleskop aynaları berilyumdan yapılmıştır ve kızılötesi ışığın yansımasına yardımcı olmak için mikroskobik olarak ince bir altın tabakasıyla kaplanmıştır. Bu olağanüstü yansıtıcı yüzey, dört süper hassas aletle birlikte, Webb'in öncü yıldızlardan gelen ışığı algılamasını sağlamalıdır.

Üzerinde yer alacak olan hassas aygıtlar, dev gezegenlerin ve gezegen sistemlerinin kızıl ötesi görüntülerini çekme ve tayflarını ölçerek yaşlarını ve kütlelerini belirleme imkanına sahip olacaktır. Bunların dışında, başka yıldızların çevresinde yer alan disklerin tayf ölçümlerini yaparak, gezegen sistemlerinin doğmasına olanak sağlayan türden olan disklerin bileşenlerini tanımlamaya da imkan verecektir. Son derece hassas aygıtları ve büyük aynasıyla, gezegenlerin doğduğu toz disklerini gözlemleyebilmenin yanında, kendi yıldızlarının önünden geçen gezegenlerin havaküre bileşenlerini de gözlemleyebilecektir.

Teleskop, Dünya'nın yaklaşık 1.500.000 kilometre ötesinde, Lagrange noktası (Dünya-Güneş L2) yakınında çalışacaktır. Karşılaştırma yapmak gerekirse Hubble, Dünya yüzeyinden 550 kilometre yukarıdaki bir yörüngede bulunuyor ve Ay, Dünya'dan kabaca 400.000 kilometre uzaklıktadır. Bu mesafe, fırlatma sonrası oluşacak bir sorunda onarımını mevcut olan uzay gemileriyle neredeyse imkansız hale getirmektedir. Bu Lagrange noktasının yakınındaki nesneler, Dünya ile eş zamanlı olarak Güneş'in yörüngesinde dönmektedir. Bu da teleskobun kabaca sabit bir mesafede kalmasına ve Güneş ve Dünya'dan gelen ısı ve ışığı engellemek için tek bir güneş kalkanı kullanmasına izin verir. Bu yörünge, uzay aracının sıcaklığını kızılötesi gözlemler için gerekli olan −223,2 °C'nin altında tutacaktır.

Kızılötesi spektrumda gözlem yapabilmek için teleskobun sıcaklığı, −223,2 °C'nin altında tutulmalıdır; aksi takdirde, kızılötesi radyasyon aletteki enstrümanlara zarar verecektir. Bu nedenle teleskop; Güneş, Dünya ve Ay'dan gelen ışığı ve ısıyı engellemek için büyük bir güneş kalkanı kullanmaktadır. Uzay aracı, bulunduğu yörüngenin konumu itibariyle üç cismi de her zaman uzay aracının aynı tarafında tutarak onları kalkanın arkasında bırakır. Her bir katmanı insan saçı kadar ince olan beş katmanlı güneşlik, DuPont firması tarafından temin edilen poliimid kaplı bir örtü şeklinde olan Kapton E'den yapılmıştır ve her iki tarafında membran özellikli alüminyum ile kaplanmış olup Güneşe bakan tarafın kaplanmasında katkılı silikon kullanılmıştır. Bu katman, en çok ısınan iki katmandan biridir. Güneş kalkanı, Ariane 5 roketinin (4.57 × 16.19 m) yük kaportasına sığması için on iki kez katlanacak şekilde tasarlanmıştır. L2 noktasında konuşlandırıldıktan sonra açılarak 14.162 × 21.197 metrelik bir alan uzunluğuna sahip olacaktır. Güneş kalkanı, Northrop Grumman'a teslim edilmeden önce Alabama, Huntsville'deki ManTech'te elle monte edilerek test edilmiştir.

Teleskobun birincil aynası, 25,4 metrekare toplam alana sahip 6,5 metre çapında altın kaplamalı berilyum reflektörüdür. Ayna, teleskop fırlatıldıktan sonra açılacak olan 18 altıgen parçadan oluşur. Tek parça halinde gönderilmemesinin nedeni, mevcut fırlatma araçlarının yeterli büyüklükte olmamasından kaynaklanmaktadır. Teleskobun uzaydaki ilk kurulumu sırasında aynaları doğru konuma getirmek için hassas mikro motorlar kullanılacaktır. Bu ilk yapılandırmanın ardından, optimum odağı korumak için yalnızca birkaç günde bir güncelleme yapılması yeterli olacaktır. Bu yöntem, yerçekimi ve rüzgar yükünün etkilerinin üstesinden gelmek için hareketli optikler kullanarak, ayna parçalarını sürekli olarak ayarlayan yeryüzündeki karasal teleskoplardan farklıdır. Uzay ortamında çevresel etmenler olmadığı için Webb teleskobunun sürekli hareketlere ihtiyacı yoktur.