哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope，缩写为HST），是美国宇航局于1990年4月25日发射的20世纪最大的空间光学望远镜，是大型轨道天文台计划的第一颗卫星。它以天文学家爱德温-哈勃（Edwin Powell Hubble）的名字命名。HST是所有的空间望远镜中成果最多的一个，其星上仪器可工作在紫外、近红外和可见光波段。美国宇航局用航天飞机在轨共对其进行了5次维护升级，最后一次维护使其服役期最少延长至2014年。HST的“接班人”为更先进、更价廉的詹姆斯·韦伯空间望远镜。
斯皮策空间望远镜（SpitzerSpace Telescope，缩写为SST），是美国国家航空航天局于2003年8月25日发射的一颗红外天文卫星，是大型轨道天文台计划的最后一颗卫星。SST耗资8亿美元，原名为空间红外望远镜设备（SIRTF），2003年12月，经过公众评选，该卫星以空间望远镜概念的提出者、美国天文学家莱曼·斯皮策（Lyman Spitzer, Jr.）的名字命名。SST工作在波长为3-180微米的红外波段，以取代先前的红外天文卫星（IRAS）。SST口径虽然不比它大很多，但得益于红外探测设备的快速发展，性能上有了显著提高。升空后的SST正渐渐远离地球，直到它与地球之间的距离过于遥远而无法接收信号。
赫歇尔空间天文台（Herschel Space Observatory）是欧洲空间局的一颗空间天文卫星，已在2009年5月14日和普郎克巡天者一起升空，发射到拉格朗日2点。赫歇尔空间天文台是迄今为止最大的红外空间望远镜，也是第一个覆盖整个远红外谱段和亚毫米谱段的航天器。它装备了可在空间展开的最大的平面镜——直径3.5米的卡塞格林式主望远镜。它主要用于研究宇宙早期星系的形成及演化；研究恒星的产生及它们与星际介质的相互作用；观测彗星、行星及其卫星的大气化学成分；研究宇宙中的分子化学。
宇宙背景探测器（Cosmic Background Explorer，缩写为COBE），也称为探险家66号 ，是美国于1989年11月18日发射的用于探索宇宙论的第一颗卫星。它在1993年12月23日出色地完成使命，精确测量了弥漫于整个宇宙的1微米到1厘米波段的辐射，研究了宇宙背景的红外和微波特征，在几个红外波长绘制了全天空亮度，发现宇宙背景辐射不完全是平滑的，温度有小的变化。这些变化可能导致了星系的形成。
詹姆斯·韦伯空间望远镜（James Webb Space Telescope，缩写为JWST）是哈勃空间望远镜(HST)的“接班人”，将于2013年由欧洲阿里安-5火箭发射。它以美国宇航局第二任局长詹姆斯·韦伯的名字命名。JWST的主要任务是探测作为“大爆炸理论”依据的残余红外辐射（宇宙微波背景辐射），即观测今天可见宇宙的初期状态。JWST还有一个特点是将被部署在距地球150万千米、地球与太阳之间的拉格朗日2点轨道上，它虽然不会像“哈勃”那样获得航天员的维修服务，但能够与无人飞船实现对接，进而实现一些简单和常见问题的处理。
费米伽玛射线空间望远镜（Fermi Gamma-ray Space Telescope，略写为Fermi）于2008年6月11号发射升空，运行在近地低空轨道，隶属于美国宇航局、美国能源部、法国、德国、意大利、日本和瑞典。它以意大利科学家恩里科·费米的名字命名。Fermi上装有两台仪器，分别为大面积望远镜（LAT）和伽玛暴探测器（GBM）。它的主要任务是研究伽玛暴、活动星系核等高能辐射源，以及暗物质和黑洞等。