LUVOIR jest wiodącym z czterech projektów zaleconych do sfinansowania i realizacji.
Misja Główne zadania teleskopu można ująć w trzech punktach:
Badanie egzoplanet i układów planetarnych. Głębsze zrozumienie historii Wszechświata od ery rejonizacji przez formację i ewolucję galaktyk po tworzenie się gwiazd i planet. Lepsze poznanie Układu Słonecznego.
LUVOIR będzie w stanie analizować skład atmosfery egzoplanet i wykrywać biosygnatury, takie jak CO, CO2, O2, O3, H2O czy CH4. Różne charakterystyki (rozmiar, masa, gęstość) zaobserwowanych planet pozwolą na lepsze zrozumienie ewolucji systemów planetarnych włącznie z naszym.
Rozmiar zwierciadła i wysoka rozdzielczość pozwolą na zaobserwowanie mniejszych i ciemniejszych struktur kosmicznych, co pozwoli lepiej zrozumieć naturę ciemnej materii i jej rozmieszczenie w najbliższym otoczeniu. Możliwość studiowania rozmieszczenia i ruchów gwiazd na odległość sięgającą 10–25 megaparseków wzbogaci naszą wiedzę na temat ewolucji galaktyk. Spektroskopia w zakresie UV umożliwi studia nad przepływem gazu w przestrzeni międzygalaktycznej.