Diámetro del espejo primario: 3,58m.
Longitud focal: 38,5m (f /11).
Diámetro del espejo secundario: 0,875m.
Escala sobre el plano focal: 5,36 segundos de arco/mm.
Campo de visión sin viñeteo: 25 minutos de arco de diámetro.

Los espejos del TNG están entre las mejores superficies ópticas jamás construidas para astronomía. La combinación de la calidad óptica de los tres espejos permite contener el 80% de la energía en tan solo 0,11 segundos de arco.

Otra característica importante del TNG es la presencia de un sistema de óptica activa (AO) que permite realizar correcciones de baja frecuencia de las componentes ópticas en tiempo real con el fin de asegurar las mejores prestaciones ópticas bajo cualquier condición y compensar las deformaciones del espejo primario (M1), que es demasiado delgado como para ser totalmente rígido. El sistema de AO consiste en dos detectores de frente de onda "Shack-Hartman" (uno para cada foco) que detectan las deformaciones del frente de onda utilizando una estrella situada fuera del eje. Esta información, tras un tratamiento adecuado, se utiliza para corregir la superficie óptica del espejo primario (M1) y las posiciones del espejo secundario (M2).

La superficie del M1 se modifica con la ayuda de 78 actuadores mecánicos que empujan axialmente sobre la cara trasera del M1; el M2 se monta sobre un sistema hexápodo (seis brazos extensibles) usados para mantener el espejo en la posición e inclinación correctas con respecto a M1.

Dos rotores/adaptadores (R/A) proporcionan la interfaz entre la horquilla del telescopio y la instrumentación en ambos focos Nasmyth. Su función principal es compensar la rotación del campo mediante una rotación mecánica. Cada R/A incluye también sondas y sensores para el detector de frente de onda (AO) y para la estrella guía para el seguimiento.