费米γ射线空间望远镜（见图）于2008年6月11日发射升空，主要由两项仪器组成：大面积望远镜（Large Area Telescope; LAT）和γ射线暴监视系统（Gamma-ray Burst Monitor; GBM）。

费米γ射线空间望远镜艺术图

LAT是一个电子对转化探测器，主要是用来探测能量范围在20MeV～300GeV的高能γ射线，其高宽比为0.4，视野范围是全天的20%，每三小时就能对全天扫描一次。LAT主要由四部分组成：径迹探测器、量能器、反符合探测器和数据获取系统。径迹探测器和量能器都分别由排列成4×4阵列的16个模块组成。径迹探测器的每个模块有18个两层单面硅条探测器的硅条平面。前16个平面附有钨板，用来把入射的高能γ射线转换为正负电子对。每个硅条平面记录带电粒子的通过，从而测量粒子产生的轨迹，以此来推算γ光子的入射方向。量能器的总纵向深度为8.6辐射长度，主要用来确定电磁粒子簇射的能量沉积，并形成簇射过程的图像，从而重建入射的γ光子的能量。每个量能器模块有96个碘化铯晶体管，每个尺寸是2.7cm×2.0cm×32.6cm，各晶体管之间光学隔离，并在水平方向上分为8层，每层12条。反符合探测器用于扣除本底信号（主要是宇宙线粒子），由89个塑料闪烁体构成，顶面侧面分别排列25片和64片。数据获取系统用于收集其他子系统的探测数据，实现多级事件的触发，对事件进行星上处理，提供科学分析平台来迅速搜寻暂现源。

GBM能够监测不被地球遮挡的整个空间范围，它由12个碘化钠（NaI）晶体和2个锗酸铋（BGO）晶体阵列组成，主要用来探测能量范围在8keV～40MeV的中能段的γ射线辐射。其中碘化钠探头用于观测低能光谱，探头以不同的轴向固定在卫星上，可以通过不同探头之间计数比率的差异大致判断γ射线的方向。碘化钠晶体盘的直径为12.7厘米，厚度为1.27厘米，它们被包装在一个密封的不透光铝壳中，铝壳带有一个0.6厘米厚的玻璃窗，其直径也为12.7厘米。入射窗为0.2毫米厚的铍板，用于低能响应的。由于力学原因，0.7毫米厚的硅胶层被放置在晶体前面，这也是低能阈值为8keV的原因。锗酸铋探测器的能量范围是200keV～40MeV，在低能端与碘化钠探测器重叠，在高能端与LAT重叠，因此可以提供交叉校准，它们被安装在航天器两侧，这样地平线上的任何爆发都至少能被其中一个探测到。锗酸铋晶体的直径和长度都为12.7厘米，晶体的两个圆形玻璃侧窗被抛光用以提高镜面的品质，圆柱表面被粗糙化以保证产生的光子能够进行漫反射。晶体被包装在碳纤维增强的塑料外壳中，由于钛的热膨胀系数接近锗酸铋，塑料外壳的两侧由钛环固定，同时，碳纤维复合材料提供光学密闭，保证了锗酸铋单元的力学稳定。作为γ射线空间望远镜，费米γ射线空间望远镜并不仅仅在γ射线领域发挥着作用，通过该望远镜，天文学家能探索黑洞是如何产生速度如此惊人的喷流物质，物理学家能借助高能粒子来探索亚原子粒子，宇宙学家能够获得关于宇宙诞生和早期演化的信息。

费米γ射线空间望远镜的主要科学目标是：①研究活动星系核、脉冲星和超新星遗迹中的粒子加速机制；②探测宇宙中的不明来源的γ射线；③确定γ射线暴和暂现源的高能行为；④探测暗物质和早期宇宙；⑤研究太初微型黑洞的蒸发来探究γ射线暴是否与霍金辐射存在一定关系。

截至2023年，费米γ射线空间望远镜的观测数据产生了很多重大的科学成果：①观测到了新型脉冲星；②首次证实了超新星遗迹是宇宙粒子的加速器；③首次证实γ射线背景辐射不是来源于活动星系核；④观测银河系中心延伸至数万光年的γ射线和X射线泡（也被称作费米泡见银河系γ射线背景）；⑤探测到太阳耀发的极高能粒子；⑥探测到GeV量级，最高能的γ射线暴GRB130427A；⑦首次探测到引力波的电磁对应体（GRB170817A），证实了γ暴的物理起源。