L'observatori astronòmic més productiu del món treballa en dos projectes de gran importància: ÀNIMA, una instal·lació composta per 66 antenes gegants, i E-ELT, un telescopi òptic-infraroig que serà el “major ull del món” per a observar el cel.
ESO opera en tres observatoris situats en el desert d'Atacama, a Xile: La Silla, Paranal i Chajnantor. Encara que La Silla continua sent el segon observatori més productiu en astronomia terrestre, l'observatori de Paranal compta amb el VLT (Very Large Telescope), un telescopi que incorpora les últimes tecnologies d'avantguarda.
Espanya es va adherir a ESO el 14 de febrer de 2007, amb efectes des d'1 de juliol de 2006. Prèviament (gener de 2003), el govern espanyol havia signat amb ESO un conveni de col·laboració per a la participació en la construcció de l'observatori mil·limètric ÀNIMA.
Espanya contribuïx al pressupost anual d'ESO en proporció al seu PIB, al voltant d'un 8%. L'accés científic a les instal·lacions d'ESO es realitza a través d'un procediment de concurrència competitiva. Hi ha dues convocatòries a l'any perquè la comunitat investigadora envie les seues propostes d'observació.