宇宙起源光谱仪是一台高灵敏度和中等光谱分辨率的紫外光谱仪。2009年5月哈勃空间望远镜（HST）第四次维修任务中，COS被安装在轴向仪器舱中，与同一任务期间修复的太空望远镜成像光谱仪（STIS）互为补充。STIS覆盖更宽的波长范围，而COS在紫外波段的灵敏度要高出许多倍。截至2023年，COS运行状态良好。

COS具有两个主要通道，一个覆盖115～205纳米的远紫外（FUV）光谱，另一个用于170～320纳米的近紫外（NUV）光谱。FUV通道有三个对应更窄波段的衍射光栅，每次与其中一个配合工作；NUV通道则与其配套的四个衍射光栅之一配合，提供低和中等分辨率光谱。FUV光子进入微通道板探测器，NUV光子则进入多阳极微通道阵列探测器。因为光学器件的数量极少，所以即便MgF₂涂层的反射率非常低，FUV通道仍可观察到波长小于90纳米的极紫外光子。此外，COS具有用于寻找目标的窄视野NUV成像模式。

COS设计来观测暗弱UV点源，主要观测银河系中的炽热恒星（OB星，白矮星，激变变星和双星等）以及活动星系核的光谱吸收特征，也可以观测一些延展目标源。科学目标包括研究宇宙大尺度结构的起源、星系的形成和演化、恒星和行星系统的起源，以及星系际介质。

COS已取得广泛的成果。通过莱曼α森林了解了重子物质的大尺度结构。通过吸收谱线了解了温热星系际介质以及环星系周边介质的电离状态和分布。通过电离氦研究了高红移处的再电离过程。发现早期宇宙过热阻碍了小质量星系形成恒星。发现星系周围存在非常延展的温热气体晕，来自恒星形成时期的星系风，其密度结构是分层级的。测量高速云的距离，发现它们正与银河系热晕相互作用，大量的气体将供给银河系的恒星形成。观测到大质量恒星被从剑鱼座30高速踢出。行星WASP-12b正在被母星吞噬，约能存活一万年。气态行星HD209458b被恒星风吹出彗尾。观测到一直在升温的SAO244567开始冷却并膨胀，暗示它在氦闪之后重新回到之前的演化状态。确认4个正在吞噬行星的白矮星。发现冥王星表面会有很强的紫外线吸收，暗示上面可能会存在碳氢化合物或者亚硝酸盐分子等。