Für ihre Beobachtungen verwenden die Forscherinnen und Forscher der TLS verschiedene Teleskope: Das Herzstück ist das 2-Meter-Alfred-Jensch-Teleskop für die Beobachtung im optischen Spektralbereich. Auf dem Gelände der Thüringer Landessternwarte nördlich von Jena befindet sich auch eine Station des europäischen Radioteleskops Low Frequency Array (LOFAR). Die Astronominnen und Astronomen der TLS beobachten zudem an internationalen Großteleskopen weltweit.

Das optische Alfred-Jensch-Teleskop ist die größte Schmidt-Kamera der Welt. Der Schmidt-Spiegel hat aufgrund seiner Bauart ein sehr großes Gesichtsfeld, so dass das 2-Meter-Teleskop der Thüringer Landessternwarte ausgedehnte Himmelsobjekte wie Galaxien, Nebel, Sternhaufen sowie die Umlaufbahn von Asteroiden gut beobachten und fotografieren kann. Als Universalteleskop kann es zu einem Coudé-Teleskop umgebaut werden.

LOFAR ist das weltweit größte Radioteleskop für den Empfang von Radiokurzwellen und Ultrakurzwellen. Die Empfängerstationen sind über mehrere Länder in Europa verteilt: 38 Stationen befinden sich am Hauptsitz in den Niederlanden, sechs in Deutschland (eine davon in Tautenburg) und weitere in Frankreich, Irland, Lettland, Polen, Schweden sowie im Vereinigten Königreich. Seit Januar 2024 wird LOFAR von einem European Research Infrastructure Consortium (ERIC) betrieben. Die Thüringer Landessternwarte repräsentiert die deutschen Teilnehmer im LOFAR ERIC.

In einem modernen Sonnenlabor entwickeln Astronominnen und Astronomen Instrumente und einen Prototypen für ein Sonnenobservatorium, um die Sonne kontinuierlich zu überwachen. Auf der Sonne kommt es immer wieder zu starken Eruptionen, die sehr viel Material ins Weltall schleudern. Dieses Material (Plasma) kann als Sonnensturm technologische Einrichtungen im Weltall und auf der Erde beeinträchtigen. Zum Beispiel könnten Satelliten für die Kommunikation oder für die Navigation ausfallen oder die Stromversorgung auf der Erde gestört werden. Die wissenschaftliche Untersuchung der Sonnenaktivität wird immer dringlicher. Deshalb wird die Erforschung des Inneren der Sonne und von Sternen und deren magnetische Aktivität wird als Forschungsfeld an der Thüringer Landessternwarte ausgebaut.

Astronomie und Astrophysik ist eine hochaktuelle, international vernetzte Disziplin und ein Motor für die Entwicklung neuer Technologien. Mit der Forschung auf diesem Gebiet und der damit verbundenen Technologieentwicklung stärkt die TLS die Spitzenwissenschaft im Freistaat Thüringen, insbesondere in der Universitätsstadt Jena.

Hochqualifizierte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bilden die Basis für die Leistungsfähigkeit der Forschungseinrichtung. Aktuell sind insgesamt 50 Angestellte an der Thüringer Landessternwarte beschäftigt, davon 35 im wissenschaftlichen Bereich, einschließlich Nachwuchsforschergruppen und wissenschaftlicher Hilfskräfte. Zur Erreichung ihrer Forschungsziele sind sie vielfältig in regionale, nationale und internationale Netzwerke eingebunden. Die Forscherinnen und Forscher der TLS akquirieren Beobachtungszeit an den größten Teleskopen der Welt und beantworten Forschungsfragen in Kooperationen mit nationalen und internationalen Partnern. Sie sind den Regeln guter wissenschaftlicher Praxis verpflichtet und respektieren die Vielfalt von Menschen und Ideen.