El Telescopio Espacial James Webb incluye cuatro instrumentos científicos:
La Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRCam)
La Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRCam) es un instrumento de imágenes de campo amplio que ve la luz en la región del infrarrojo cercano del espectro electromagnético, con longitudes de onda de 0,6 a 5 micras. NIRCam tiene una cámara de imágenes de campo amplio y una cámara de imágenes de campo estrecho. La cámara de imágenes de campo amplio tiene un campo de visión de 23 x 23 segundos de arco y una resolución espacial de 0,06 segundos de arco/pixel. La cámara de imágenes de campo estrecho tiene un campo de visión de 1,3 x 1,3 segundos de arco y una resolución espacial de 0,12 segundos de arco/pixel.
El Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI)
El Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) tiene tanto una cámara como un espectrógrafo que ve la luz en la región del infrarrojo medio del espectro electromagnético, con longitudes de onda más largas de las que nuestros ojos pueden ver. MIRI cubre el rango de longitud de onda de 5 a 28 micras. Sus detectores sensibles le permitirán ver la luz desplazada al rojo de galaxias distantes, estrellas recién formadas y cometas débilmente visibles, así como objetos en el Cinturón de Kuiper. La cámara de MIRI proporcionará imágenes de campo amplio y banda ancha que continuarán la impresionante astrofotografía que ha hecho que Hubble sea tan universalmente admirado.
El Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec)
El Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec) operará en un rango de longitud de onda de 0,6 a 5 micras. Un espectrógrafo (también llamado a veces espectrómetro) se utiliza para dispersar la luz de un objeto en un espectro. Analizar el espectro de un objeto puede decirnos sobre sus propiedades físicas, incluyendo temperatura, masa y composición química. Los átomos y moléculas en el objeto imprimen líneas en su espectro que identifican de manera única cada elemento químico presente y pueden revelar una gran cantidad de información sobre las condiciones físicas en el objeto.
El Sensor de Guía Fina/ Imagen de Infrarrojo Cercano y Espectrógrafo sin Rendija (FGS-NIRISS)
El Sensor de Guía Fina (FGS) permite que Webb apunte con precisión, para que pueda obtener imágenes de alta calidad. La parte de Imagen de Infrarrojo Cercano y Espectrógrafo sin Rendija del FGS/NIRISS se utilizará para investigar los siguientes objetivos científicos: detección de primera luz, detección y caracterización de exoplanetas, y espectroscopía de tránsito de exoplanetas. FGS/NIRISS tiene un rango de longitud de onda de 0,8 a 5,0 micras, y es un instrumento especializado con tres modos principales, cada uno de los cuales aborda un rango de longitud de onda separado. FGS es un "guía", que ayuda a apuntar el telescopio.