Die Mission ist außerordentlich anspruchsvoll: Um die Entstehung von Galaxien besser zu verstehen, werden Objekte unsere Galaxie mit einer Präzision von bis zu 7 Mikrobogensekunden (Eine Bogensekunde entspricht einem Öffnungswinkel von 1/3600 Grad) erfasst werden. Dabei wird jeder der anvisierten Sterne in einem Zeitraum von fünf Jahren, der vorgesehenen Lebensadauer von Gaia, etwa 100 Mal überwacht, wobei deren Entfernungen, Bewegungen und Helligkeitsänderungen kartografiert werden.
Das Teleskop wurde von der Firma Astrium gebaut und knüpft an das globale Astronomiekonzept an, das sich bei Hipparcos als erfolgreich erwiesen hat. Diesem ebenfalls von Astrium gebauten Satelliten gelang 1989 die Kartografierung von 100.000 Sternen. Gaia wird mit modernster Nutzlast bestückt, unter anderem mit dem sensibelsten Teleskop das je gebaut wurde. Diese Spitzentechnologie wurde möglich durch Astriums breit gefächerte Erfahrung, insbesondere auf dem Gebiet der Siliziumkarbid- (SiC) Teleskope, die bereits bei Herschel und Aladin ebenso wie auf drei Erdbeobachtungssatelliten (Formosat, Theos und Alsat-2) genutzt werden. Die Messgenauigkeit von Gaia ist so hoch, dass es über die Entfernung Mond-Erde noch den Fingernagel eines Menschen vermessen könnte.
Das französische Weltraumforschungszentrum CNES (Centre National d’Études Spaciales) und französische Laboratorien sind ebenfalls ganz wesentlich an der Entwicklung der Architektur zur Datenerfassung und -Verarbeitung von Gaia beteiligt gewesen, die über 5 Jahre ein Datenvolumen von erwarteten 1000 Teraoctet umfassen wird.
