O CTA será uma matriz de telescópios de diferentes tamanhos e espaçamentos com dez vezes mais sensibilidade do que qualquer instrumento de raios gama atual, com cobertura de energia muito mais ampla (entre 20 GeV e 300 TeV), resolução angular e de energia sem precedentes e um amplo campo de visão. 

Os grandes espelhos e câmeras de alta velocidade do CTAO detectarão flashes de luz e a imagens de cascatas eletromagnéticas  geradas pelos raios gama para um estudo mais aprofundado de suas fontes cósmicas. 

O projeto básico do CTA prevê a instalação de 118 telescópios em dois locais cobrindo áreas de 0,6 km2 em La Palma, Espanha, e 4 km2 perto de Paranal, no Chile. Esses telescópios terão 8 e 45 metros de altura.