Hlavním objektem teleskopu je zrcadlo o průměru 6,5 m, tedy dvaapůlkrát větší než u Hubbleova teleskopu, ale s třetinovou hmotností, které má schopnost zachytit desetkrát více světla ze vzdálených slabých zdrojů. Zrcadlo sestávající z 18 hexagonálních segmentů o celkové ploše 25 m2 a jeho sluneční clona, velká jako tenisový dvorec, budou při transportu na oběžnou dráhy složeny. Sluneční clona z tenké fólie Kapton z polyimidu, opatřené PVD povlakem z napařeného hliníku, má zrcadlo odstínit od slunečního záření a světla odraženého ze Země a Měsíce. Zrcadlo i clona se rozloží až po umístění teleskopu na oběžné dráze v bodě Lagrange L2, vzdáleném asi 1,5 milionu km od Země, kam je má dopravit raketa Ariane 5. Délka mise JWST v hlubokém chladu 45 K (-228 °C) je stanovena na nejméně pět let, s přáním provozuschopnosti 10 let.Teleskop má zachytit záření vlnové délky 0,6 - 27 µm, a proto k jeho dalším komponentám patří NIRCam - kamera pro infračervené záření blízké viditelnému světlu (near-infrared, NIR) z Arizonské univerzity, NIRSpec - NIR spektrograf z evropské agentury ESA, od týmu vedeného německou firmou Astrium z Ottobrunnu, MIRI - měřicí zařízení pro infračervené záření střední délky od konsorcia NASA a evropských zemí a naváděcí senzor FGS s laditelným filtračním modulem od kanadské agentury CSA. Manažerem projektu je NASA Goddard Space Flight Center v Greenbeltu v Marylandu, kde je také postavena maketa JWST neboli mock-up, jak říkají Američané, ve skutečné velikosti.