تقوم التلسكوبات الفضائية بمهمات عديدة ومتنوعة، ومن بين أبرزها:
1- استكشاف الفضاء الخارجي وتحليل ودراسة خصائص النجوم والكواكب والمجرات.
2- رصد الأشعة الكونية والإشعاعات الكهرومغناطيسية والأشعة المؤينة.
3- مراقبة الظاهرة الفلكية النادرة، مثل خسوف الشمس ومرور كويكب على بعد قريب من الأرض.
4- البحث عن الحياة خارج كوكب الأرض والتعرّف على المكوّنات الكيميائية والميكروبات في الكواكب الأخرى.
5- دراسة التغيرات المناخية في الأرض والكواكب الأخرى، مع التركيز على المعلومات المرتبطة بالمناخ والبيئة.
6- توثيق التاريخ الفلكي للعالم، والتعرّف على الحضارات المختلفة التي مرت على الأرض عبر التاريخ.
7- توفير بيانات دقيقة للعلماء حول الفضاء، وتحليل هذه البيانات من قبل العلماء والباحثين لإطلاق نظريات جديدة وابتكارات علمية.