El espejo primario del GTC, que aplica la tecnología de espejos delgados con el fin de reducir su peso, está compuesto por 36 piezas hexagonales que, unidas, tienen una superficie colectora de 75,7 m2, tamaño equivalente al de un espejo circular de 10,4 m de diámetro. Aparte del espejo primario, se utilizan un espejo secundario y un tercer espejo para enviar la luz a los focos donde se ubican los instrumentos científicos.

Junto con la gran superficie colectora, es muy importante la calidad de imagen, por lo que el GTC utilizará dos técnicas para optimizarla: la óptica activa y, más adelante, la óptica adaptativa. Con la primera se alinean, deforman y mueven los espejos (segmentos del primario y espejo secundario) para mantener de un modo preciso la posición y forma de los espejos, independientemente de las condiciones externas (climatología, temperatura, gravedad, defectos de fabricación, etc.), de manera que no influyan sobre la imagen.

La óptica adaptativa es, en la actualidad, una técnica incipiente que está siendo desarrollada para los principales telescopios del mundo y, una vez implantada, equivaldrá casi a observar sin atmósfera. Consiste en utilizar espejos deformables para compensar las aberraciones que sufre la luz a su paso por la atmósfera.

La montura del telescopio es altacimutal, es decir, que los movimientos se realizan según dos ejes, el horizontal y el vertical, y su estructura mecánica está diseñada para que la observación se realice libre de vibraciones que podrían restar nitidez a las imágenes.

A todo esto hay que sumar una cúpula, que protege al telescopio y está preparada para evitar al máximo la existencia de turbulencias externas e internas que puedan degradar la imagen.

Además, el GTC pretende lograr un óptimo aprovecha-miento del tiempo de observación mediante el sistema de observación por colas (proceso por el cual se decidirá automáticamente qué instrumentación y qué tipo de observación conviene hacer conforme a las condiciones atmosféricas de cada momento). También, utilizará un avanzado sistema de control y dispondrá de una alta fiabilidad de funcionamiento gracias a un programa de mantenimiento preventivo, diseñado para percibir posibles fallos de funcionamiento antes de que se produzcan, garantizando que el tiempo de parada producido por estos fallos en el sistema sea mínimo.