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  GLAST有兩項科學酬載:大面積望遠鏡(Large Area Telescope, LAT)和伽瑪射線爆監視系統(Gamma-ray Burst Monitor, GBM)。大面積望遠鏡是可以偵測能量範圍 30 MeV - 300 GeV 的伽瑪射線成像偵測器(成對轉換儀器),視野是全天20%;LAT是康普頓伽瑪射線天文臺搭載的高能伽瑪射線試驗望遠鏡的後繼者。伽瑪射線爆監視系統是使用14個閃爍器(其中12個是碘化鈉晶體,偵測8keV至1MeV;另2個是鍺酸鉍晶體,偵測150keV至30MeV)的偵測器,可偵測全天空儀器能量範圍所有伽瑪射線爆,且不受地球阻擋。  通用動力資訊科技公司(前太空光譜有限公司,Spectrum Astro)在吉爾伯特的工廠設計衛星本體。該衛星將在低地球軌道以95分鐘的週期環繞地球。衛星的運作模式將保持背對地球的方向,並且有「搖擺」運動以平衡全天空覆蓋面積。所有儀器一天將掃過全天16次。望遠鏡可保持在一個被選定目標的方向。  科學儀器也接受了太空環境的測試,其中包含震動、真空、高溫和低溫以確定儀器在發射時和太空中產生的壓力下仍能正常運作。這些儀器在通用動力資訊科技公司(前太空光譜有限公司,Spectrum Astro)在吉爾伯特的工廠裝上衛星本體。  來自儀器的資料皆會公開在GLAST Science Support Center網站,且分析資料的計算機程式也將公開。有相關研究計劃的科學家都可提出申請。  NASA總部科學部門的副主管阿蘭·史坦(Alan Stern)在2008年2月7日至同年3月31日辦了一個公開競賽。該競賽是要為GLAST衛星取新名字,目的是要「讓大眾注意GLAST任務與喚起對伽馬射線天文學和高能天文物理學重視......為了紀念這個難忘的,引人注目的新天文學任務......要一個吸引人的名字,讓大家都很簡單講這任務的名字,可以讓這個任務成為餐桌上和課堂討論的話題」。  2008年8月26日,GLAST改名為「費米伽瑪射線空間望遠鏡」做為高能物理先驅恩里科·費米的紀念。

  NASA規劃該任務五年時間,並預期能執行十年。  GLAST的主要科學目的如下所述:  美國國家科學院把該任務列為第一優先任務。許多可能的新發現被預期在本任務中獲得以增進我們對宇宙的認識:

  

  2008年3月4日望遠鏡到了Astrotech Corporation在泰特斯維爾的酬載處理中心。2008年6月4日,在先前的數次延誤後,發射時間最早確定在6月11日,最後的延遲是因為必須要重置飛行終端系統的電池。發射視窗延長到直到2008年8月7日每天 11:45 a.m. until 1:40 p.m. EDT (15:45-17:40 GMT)。

  GLAST在當地時間2008年6月11日16:05成功發射,75分鐘後衛星與火箭分離。該衛星在卡納維拉爾角空軍基地17號航天發射複合體的 B 發射臺以Delta 7920H-10C發射。

  GLAST在高度的近地軌道執行,軌道傾角28.5°。

  GLAST的計算機程式在2008年6月23日進行了小幅度修正。

  衛星的電腦同時操作大面積望遠鏡(LAT)和伽瑪射線爆監視系統(GBM),而大面積望遠鏡的大部分功能在2008年6月24日開啟。大面積望遠鏡的高電壓在2008年6月25日開啟,可以開始偵測太空中高能粒子,但當時仍有些小幅校正在進行。同日伽瑪射線爆監視系統的高電壓也開啟,但在尋找伽瑪射線爆前仍需一星期進行測試與校正。

  GLAST已於2008年6月26日切換到巡天模式開始進行巡天,每三小時(每兩個軌道)可掃過整個天空一次。

  第一個主要發現是當望遠鏡找到 CTA 1 超新星遺蹟內的中子星時發現該中子星只發射伽瑪射線,此種形式中子星是第一次發現。  這顆新發現的中子星以316.86毫秒的週期脈動,距離地球約4600光年。  在2008年9月,在船底座發生的伽瑪射線爆GRB 080916C被記錄到。這次爆炸是以「被量測到最大能量」而著名。這次爆炸能量相當於9000顆超新星爆炸,其相對論性噴流的運動速度至少有光速的99.9999%。總而言之,GRB 080916C有目前所見「最高的總能量,最快的運動,最高能量的初始輻射」。

  史丹佛線性加速器中心的國家加速器實驗室的珍妮佛·卡森在概述了GLAST的儀器和目的以後,總結計劃主要目標是能夠進行全天空的巡天。

  伽瑪射線爆監視系統(Gamma-ray Burst Monitor, GBM)偵測由伽瑪射線暴和太陽耀斑突然發出的伽瑪射線閃光。閃爍器設定在衛星的側面以避免視野被地球遮擋。這個設計對於時間和光子能量有良好的解析度。  馬歇爾太空飛行中心的Charles Meegan說:「伽瑪射線暴因為相當明亮,使我們可以從數十億光年以外看到;這也意味了伽瑪射線爆是在數十億年前爆發。而我們觀察它們也就跟它們觀察我們是一樣的」。

  大面積望遠鏡以類似地球上粒子加速器使用的科技偵測個別伽瑪射線光子。光子撞到一個薄金屬片後成對產生電子-正子對。這些帶電粒子通過交錯的矽微條探測器後產生電離,造成微小脈動偵測到帶電粒子。粒子經過追蹤器後進入熱量計,其中包含一個以碘化銫晶體制造的閃爍器來測量帶電粒子能量。大面積望遠鏡的視野廣達約20%的天空。影像解析度在天文界屬於中等水準;每數角分可偵測最高能量光子,而視野為3°時可偵測100 MeV。大面積望遠鏡比1990年代康普頓伽瑪射線天文臺搭載的高能伽瑪射線試驗望遠鏡更大且更成功。數個國家參與制造了大面積望遠鏡的一部分元件,之後各元件送至史丹佛線性加速器中心的國家加速器實驗室(SLAC)組合。

  教育與大眾推廣在GLAST計劃中佔有重要地位。主要的教育與推廣網站在:。該網站提供了讓學生、教育人員、科學家和一般大眾取得資源的途徑。NASA的教育與大眾推廣團隊(NASA Education and Public Outreach Group, E/PO)在索諾馬州立大學管理GLAST教育與大眾推廣資源。
費米伽瑪射線太空望遠鏡(英語:Fermi Gamma-ray Space Telescope,原名Gamma-ray Large Area Space Telescope, GLAST,大面積伽瑪射線太空望遠鏡)是在地球低軌道的伽馬射線天文學太空望遠鏡。此望遠鏡是用來進行大面積巡天以研究天文物理或宇宙論現象,如活躍星系核、脈衝星、其他高能輻射來源和暗物質。另外,該衛星搭載的伽瑪射線爆監視系統(Gamma-ray Burst Monitor, GBM)可用來研究伽瑪射線暴。