詹姆斯·韦伯太空望远镜的口径达6.5米，而哈勃太空望远镜的口径仅为2.4米。詹姆斯·韦伯太空望远镜的建造对参与该项目的数百名科学家和工程师意味着空前巨大的挑战。他们花费了15年时间才打造出这台新望远镜。6.5米的口径意味着双重挑战：如此规模的望远镜不可能由单体部件构成，但同时又不能太重。为此，该望远镜的主镜由18个由铍制成的六角形镜片组成，这些镜片合在一起形成了直径6.5米的主镜。铍是一种更加坚固、可靠和耐用的材料。进入太空后，这18个小镜片将进行重新组合，并最大限度构成一个整体，使所有镜片都能发挥作用。如果这一功能无法实现，詹姆斯·韦伯太空望远镜很有可能将成为在茫茫太空中游荡的一个“瞎子”。
镜片的重新组合将在发射30天后进行。将它们整合在一起并进行调试以便完整成像的工作将需要耗时近两个月。
将詹姆斯·韦伯太空望远镜与火箭集成在一起发射的模式是导致该任务一再推迟的主要原因之一。但是，导致推迟的原因还包括其他一些问题，如政治争论和新冠肺炎疫情的暴发等。在政治争论方面，该项目一直难以获得美国国会的整体支持。当该项目最初在上世纪90年代酝酿之时，预计的发射时间为2007年。但是，由于需要将望远镜送至距离地球150万公里处构成的技术挑战，以及82亿美元的巨大投入，再加上发射后无法进行维修的限制，致使该任务的可行性一再受到怀疑。
携带五种先进设备
詹姆斯·韦伯太空望远镜不仅需要在遥远的太空完成部署（这项工作将在发射后的几周内完成），而且还要在低于零下230摄氏度的温度条件下工作至少10年。有鉴于此，在其研制过程中，所使用的材料不仅要完全适应地球的测试温度，还要满足预定观测环境的低温要求。它的观测位置的选定也大有学问。该望远镜将被发射到“拉格朗日2”（L2）点，那里是太阳和地球之间的引力平衡点，然后背对太阳对宇宙进行持续观测，以帮助科学家解开有关宇宙的一系列谜团。
马瑟说：“发射后，我们将立即与该望远镜建立联系，但是，完成所有的观测准备需要耗费6个月的时间。这意味着，第一批科学数据最早将在2022年5月公布。它将首先观测一些我们已知的恒星，但这将在聚焦和调试的过程中完成。在那之后，我们准备了一系列科研项目，这些项目将在望远镜开始工作的头5个月内陆续展开。”由于观测位置距离地球如此遥远，来自其他天体（如太阳、地球和月球等）的光和热非常少，而这种条件对进行高质量的远距离观测至关重要。
正如上文提到的，詹姆斯·韦伯太空望远镜将携带5种先进设备，其中之一是引导该望远镜并使其进入观测位置的装置。另外4种与观测宇宙和拍照有关。所有与观测有关的设备几乎都将在红外光谱内工作。但NASA的科学家指出，该望远镜也“拥有一定在可见光谱内工作的能力”。