“開普勒”探測到的亮度微弱變化可以小到百萬分之十左右。同時，在了解了恒星的運行軌道大小和溫度的基礎上，可計算出行星特定的溫度。對這些基本情況的了解能告訴人們某顆行星是否具有宜居性。
雖然這一技術方法在1999年前就被科學家采用了，並幫助了天文學家發現了300多顆較大的行星，但“開普勒”空間望遠鏡的特點是把目標對準更小的行星，即像地球一般大的宜居住行星，它們都圍繞其母恒星運轉。
由於能長時間地監測目標，所以“開普勒”至少能看到3次軌道周期為一年的行星“淩星”。這是嚴格確認這些周期性事件所需的最少觀測次數，由此可排除諸如恒星亮度自身漲落等幹擾因素，證實星斑幹擾的周期性和規律性。
耗資近6億美元的“開普勒”空間望遠鏡設計壽命3.5年，探測銀河係內的天鵝星座與天琴星座之間的一小塊天區（10°角寬約20個滿月的宇宙空間），通過檢測其間10萬多顆像太陽一樣的恒星（其距離在586.8～2999.2光年之間）每半個小時的亮度變化，研究行星穿越其恒星麵前時產生的“穿越”現象，就能有望尋找到圍繞這些恒星周圍的類地行星跡象，並描述它們的特征。
之所以把觀測區域選擇在銀河係中的天鵝座和天琴座一帶，是因為天鵝座距離地球軌道（黃道）北部很遠，太陽不會幹擾“開普勒”的視線，有利於連續觀測。此外，它也是銀河係中擁有大量恒星的一個區域。
為了保證有效觀測，“開普勒”在上天的第一年跟蹤了17萬顆恒星，隨後慢慢將範圍縮至10萬顆。具體方法就是當行星從恒星和“開普勒”中間飛過時，“開普勒”利用類似數碼相機一樣光度計來觀察恒星的亮度發生的輕微變化。這有助於人類了解銀河係中到底存在多少顆跟地球體積一樣的行星，對未來的太空任務也很重要。由於行星“淩星”現象持續時間並不長，眾多的恒星又必須同時觀察，這就要求所有受觀測恒星的亮度每隔數小時就必須測量一次。
為了實現連續的觀測，“開普勒”上的光度計視場要在黃道平麵之外，這樣才能不被太陽或月球周期性的遮擋。所以，該空間望遠鏡運行在與地球相同、與地球同速繞太陽運行的軌道上，能避開太陽的遮擋。其一個軌道周期約為372.5天是尾隨地球的一條日心軌道，即地球拖尾日心軌道。在這條軌道上，“開普勒”緩慢駛離地球，4年後距離地球0.5天文單位（1個天文單位=149598000 千米），從而能在整個任務期間一直對相同恒星進行觀察，尋找大小與地球相仿、處在可支持生命的軌道區域內的行星，最大可能地避開太陽、地球以及月球的幹擾，不存在因重力梯度、磁矩或大氣阻力而產生的力矩來幹擾空間望遠鏡，因而能保持非常穩定的指向姿態，還避免了與地球軌道相關的高輻射量（但偶爾也會遭受太陽耀斑的輻射）。
這一優勢使包括“哈勃”再內的其他天文衛星望塵莫及，有可能揭開一些“特殊”行星的麵紗。
“哈勃”不能用於尋找類地行星，一是因為其視場太小，無法用於觀測大量亮度較高的恒星，僅相當於人們在手臂長的距離看到一粒鹽大小的麵積。二是“哈勃”主要用於幫助整個天文學界解答數千個疑問，所以不能對恒星亮度進行連續測量，要想知道淩星會在何時發生，必須連續關注4年才行。三是“哈勃”並沒有安裝專用光度計，無法同時對10萬多顆恒星進行觀測並且要達到所要求的精確度。