Kepler được phóng đi bằng tên lửa Delta II tại căn cứ không quân Cape Canaveral, bang Florida, Mỹ. Dự án có một không hai này có chi phí khoảng 600 triệu USD, được đánh dấu là nỗ lực mới nhất của loài người nhằm tìm kiếm trong vũ trụ những hành tinh có khả năng chứa sự sống như Trái đất hay không. Sứ mệnh này sẽ là bước đầu tiên của con người nhằm giải đáp câu hỏi từng được người Hy Lạp cổ đại đặt ra: có thế giới khác giống trái đất hay chúng ta đơn độc trong vũ trụ?

Trong vòng 3 năm rưỡi, Kepler sẽ liên tục quan sát khoảng 100.000 ngôi sao gần chòm sao Thiên Nga và Thiên Cầm, cách Trái đất lần lượt 600 năm và 3.000 năm ánh sáng. Nó sẽ tập trung vào những ngôi sao có hành tinh bay quanh (giống như Trái đất là hành tinh bay quanh ngôi sao Mặt trời).  Các nhà khoa học tin rằng những hành tinh này có thể có nước và các môi trường khác hỗ trợ sự sống.

Ngoài ra, Kepler còn có nhiệm vụ quan trọng khác là tìm hiểu xem các hành tinh giống Trái đất có nằm trong "vùng có thể cư trú được" của mỗi hệ mặt trời hay không. Nghĩa là các hành tinh này phải ở vị trí không quá xa nhưng cũng không quá gần Mặt trời của chúng, không nóng quá hay lạnh quá và có khả năng tồn tại nước ở dạng lỏng. Nhà khoa học Bill Boruki, nhân vật chính của chương trình Kepler, dí dỏm nói: "Chắc chắn chúng tôi chưa tìm thấy người ngoài hành tinh nhưng có thể tìm thấy nhà của họ bằng cách quan sát mọi vì sao".

Để thực hiện sứ mạng nặng nề trên, Kepler được trang bị một chiếc máy chụp ảnh khổng lồ với bộ cảm biến 95 triệu megapixel (gấp 10 lần một máy ảnh kỹ thuật số thông thường). Thấu kính quang học của Kepler có đường kính 1,4m, thuộc dạng lớn nhất từ trước tới nay được đưa vào vũ trụ. Nhờ đó, tầm nhìn của Kepler lớn gấp 70 lần kính viễn vọng vũ trụ Hubble và dễ dàng phát hiện cả những nguồn sáng nhấp nháy yếu nhất, ghi nhận những thay đổi độ sáng chỉ khoảng 20 phần triệu. Theo ông James Fanson, Giám đốc dự án Kepler tại Phòng thí nghiệm NASA, với trang bị khủng như vậy thì từ không gian, khi nhìn xuống một thành phố nhỏ trên trái đất vào ban đêm, Kepler có thể phát hiện ánh sáng ở một hành lang mờ đi khi có người đi qua.

Các nhà khoa học thuộc NASA cho biết, Kepler không giống bất cứ chương trình khoa học nào. Họ hy vọng Kepler có thể sẽ phát hiện khoảng 50 hành tinh "họ hàng" với Trái đất, với nhiều nước và nhiệt độ vừa phải. Lúc đó con nguời có thể khẳng định ự sống tồn tại phổ biến trong dải Ngân hà". Nhưng nếu suốt gần 4 năm mà Kepler không phát hiện thấy người anh em nào của Trái đất thì con người chúng ta sẽ đành phải tạm bằng lòng với hướng giả thuyết rằng những hành tinh có khả năng nuôi dưỡng sự sống như Trái đất là rất hiếm hoặc không tồn tại. Nói cách khách, trái đất là một anh chàng cô độc trong vũ trụ.

Nhà thiên văn học Debra Fischer của Đại học San Francisco (Mỹ), người từng săn tìm hành tinh giống trái đất trong nhiều năm, phát biểu: "Những hành tinh có các điều kiện thuận lợi cho sự sống có thể chứa nước, nhưng chúng không có các mảng kiến tạo địa chất để đất có thể ngoi lên trên mặt nước. Các đại dương của chúng cũng có thể chứa nhiều sinh vật sống như đại dương của trái đất, nhưng các sinh vật ấy chưa đủ trình độ để liên lạc với chúng ta".