제임스 웹 우주 망원경의 주된 임무는 적외선(우주 마이크로파 배경)을 조사해, 현재 관측 가능한 우주의 초기 상태에 대해 연구하는 것이다. 이 목적을 달성하기 위해 망원경에는 고감도 적외선 센서와 분광기 등이 탑재될 것이다. 망원경 설비 자체에서 나오는 적외선 방출 때문에 관측이 방해받는 일이 없게 하기 위해 장비들은 40켈빈(−233.15 °C)이라는 극저온 상태에 놓일 것이고, 또한 태양빛이나 지구와 달로부터 반사되는 빛도 피하기 위해 작게 접혀진 차광판이 부속하게 될 것이다. JWST는 허블 우주 망원경처럼 지구 주위를 도는 것이 아니라 지구에서 150만 km 떨어진 태양-지구의 L2 라그랑주 점에 위치하게 되는데, 그렇게 되면 망원경의 관측 시야에서 태양과 지구가 동일한 상대적 위치에 놓이게 되어 차광판이 제대로 역할을 수행할 수 있게 된다. 현재 접근 중인 소행성 367943 MOAM 관측에 일정 시간을 사용할 계획이다.
