Najważniejszym instrumentem obserwatorium będzie kamera podczerwieni o rozdzielczości 300 megapikseli. Roman ma zachować ostrość porównywalną z teleskopem Hubble’a, ale obejmować w jednym ujęciu obszar co najmniej 100 razy większy. Pojedyncze zdjęcie pokaże fragment nieba o powierzchni około półtora raza większej niż pozorna tarcza Księżyca.
Po dotarciu do punktu L2, położonego około 1,5 mln kilometrów od Ziemi, teleskop będzie prowadził szerokie przeglądy nieba. Położenie to pozwala wykorzystać równowagę oddziaływań grawitacyjnych Słońca i Ziemi, ograniczając zużycie paliwa. Roman ma obserwować między innymi supernowe, odległe galaktyki, czarne dziury oraz obiekty zewnętrznego Układu Słonecznego. Jego dane będą udostępniane publicznie po przetworzeniu, dzięki czemu różne zespoły badawcze będą mogły analizować je równocześnie.
Obserwatorium powstało na bazie jednego z dwóch satelitów rozpoznawczych przekazanych NASA przez National Reconnaissance Office w 2012 roku. Agencja wyposażyła go w nowe instrumenty i przystosowała do badań głębokiego kosmosu. Podstawowa misja została zaplanowana na pięć lat, z możliwością przedłużenia o kolejnych pięć. Do punktu L2 trafią także nazwiska ponad 1,3 mln osób, które zgłosiły je do umieszczenia na karcie pamięci przymocowanej do sondy.