Astronomi regnes gjerne som den eldste vitenskapen og det er liten tvil om at et blikk mot det stjernebestrødde Melkeveibåndet – der det strekker seg tvers over himmelen en klar natt – må ha vekket ærefrykt blant folk i alle kulturer og tidsaldre. I dag skiller astronomi seg ut som en av de mest moderne og dynamiske vitenskaper. Faget tar i bruk noe av den mest avanserte teknologi og de mest sofistikerte metoder forskerne råder over. Og det er spennende tider for astronomien: Dagens teknologi gjør oss i stand til å studere objekter nær kanten av universet og samle bevis for planeter rundt andre stjerner. Vi kan begynne å besvare et grunnleggende spørsmål som fascinerer oss alle: Er vi alene i universet?

ESO er den fremste mellomstatlige vitenskaps- og teknologiorganisasjon innen astronomi. Utfordringene er mange, og hovedfokus er på design, bygging og drifting av effektive bakkebaserte observasjonsanlegg for astronomi, der målet er å gjøre viktige vitenskapelige oppdagelser. ESO har også en ledende rolle i å fremme og organisere samarbeid innenfor astronomisk forskning.

ESO driver tre unike, verdensledende observatorier i Atacamaørkenen i Chile: La Silla, Paranal og Chajnantor. ESOs første observatorium ligger på La Silla, et 2400 meter høyt fjell 600 km nord for hovedstaden Santiago. Det er utstyrt med flere optiske teleskoper med speildiametre opp til 3,6 meter. New Technology Telescope (NTT) med sitt 3,5 meter store speil var banebrytende når det gjaldt teleskopdesign. Det var det første teleskopet som hadde datastyrt hovedspeil, en teknologi som ble utviklet ved ESO og som i dag brukes på stort sett alle store teleskoper rundt om i verden. ESOs 3,6-metersteleskop er utstyrt med verdens beste eksoplanetjeger: HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) – en spektrograf med uovertruffen nøyaktighet.

Selv om La Silla "holder koken" og fortsatt er det nest mest produktive observatorium innen bakkebasert astronomi, så er Paranal-observatoriet med sitt Very Large Telescope (VLT) selve flaggskipet blant europeisk astronomis mange anlegg. Paranal ligger i et av de tørreste områdene i verden – 2600 moh., omkring 130 km sør for Antofagasta i Chile og 12 km fra Stillehavskysten. De vitenskapelige observasjonene startet i 1999 og har resultert i mange særdeles vellykkede forskningsprogrammer.

VLT er et meget uvanlig teleskop basert på det siste innen teknologi. Det består ikke av bare ett teleskop, men av fire stykker, hvor hvert har et hovedspeil med en diameter på 8,2 meter. Med et av disse teleskopene har himmellegemer ned til størrelsesklasse 30 blitt fotografert med en eksponeringstid på én time. Det tilsvarer å se objekter som er fire milliarder ganger svakere enn det som det blotte øye kan oppfatte. VLT-systemet inkluderer også fire 1,8 meter store flyttbare hjelpeteleskoper.

En av de mest spennende muligheter med VLT er å bruke det som et gigantisk, optisk interferometer (VLT Interferometer eller VLTI). Det gjøres ved å kombinere lyset fra flere av de store teleskopene eller de mindre hjelpeteleskopene. Når teleskopene brukes sammen som et interferometer, er oppløsningen like god som den ville vært med et teleskop som er like stort som den største avstanden mellom enkeltteleskopene. I VLTIs tilfelle er dette 200 meter ved bruk av hjelpeteleskopene.

Årlig kommer det inn rundt 2000 søknader om bruk av ESOs teleskoper. Det tilsvarer mellom fire og seks ganger flere observasjonsnetter enn det som er tilgjengelig. Observasjoner med ESOs teleskoper danner grunnlag for mange publikasjoner i anerkjente forskningsjournaler: Bare i 2010 ble mer enn 750 forskningsartikler basert på ESO-data publisert, og det gjør ESO til verdens mest produktive astronomiske observatorium.

Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) er nåtidens største prosjekt innen bakkebasert astronomi og vil bli et revolusjonerende anlegg for astronomisk forskning. ALMA vil bestå av 66 store antenner, med diametre på 12 og 7 meter, som skal observere stråling på millimeter- og submillimeterbølgelengder. Byggingen startet i 2003 og de første vitenskapelige observasjoner ventes i 2011. ALMA ligger 5000 meter over havet på Chajnantor-sletten og er et av de høyestliggende astronomiske observatorier i verden. ALMA-prosjektet er et samarbeid mellom Europa, Øst-Asia og Nord-Amerika, samt Chile. ESO er den europeiske partner i ALMA. Chajnantor-sletten er også tilholdssted for det 12 meter store millimeter- og submillimeterteleskopet APEX. APEX drives av ESO på vegne av Onsala Space Observatory, Max-Planck-Institut für Radioastronomie og ESO selv.

Steget videre fra VLT blir å bygge det såkalte European Extremely Large optical/infrared Telescope (E-ELT), som vil ha et hovedspeil på rundt 40 meter i diameter. E-ELT vil bli det største "øyet" som kikker opp på himmelen – det største optiske/nær-infrarøde teleskop i verden. ESO har utviklet en unik, ny design og jobber for tiden med detaljerte produksjonsplaner sammen med sine partnere. E-ELT vil bryne seg på de største vitenskapelige utfordringene i vår tid. Det kan meget vel komme til å revolusjonere vår oppfatning av universet på samme måte som Galileo Galileis teleskop gjorde for 400 år siden. Den endelige beslutningen om å starte byggingen forventes i løpet av 2011. De vitenskapelige observasjonene skal etter planen starte i begynnelsen av neste tiår.

Hovedkvarteret, som utgjør organisasjonens vitenskapelige, tekniske og administrative sentrum, holder til i Garching utenfor München i Tyskland. Her gjennomføres en rekke tekniske utviklingsprogrammer for å forsyne observatoriene med toppmoderne, avanserte instrumenter.