Das Planck-Observatorium ist 4,2 Meter groß, in Höhe und Durchmesser. Seine Startmasse betrug 1,92 Tonnen. Es wurde seit 1994 von der ESA unter dem Namen COBRAS/SAMBA konzipiert (Cosmic Background Radiation Anisotropy Satellite/Satellite for Measurement of Background Anisotropies), weil es aus zwei unabhängigen Entwürfen hervorgegangen ist. Gebaut wurde Planck von zahlreichen Unternehmen und Institutionen. Hauptvertragsnehmer der ESA war Thales Alenia Space in Cannes. Wichtige Beiträge kamen auch von EADS-Astrium in Friedrichshafen (Teleskopspiegel) und Contraves Space in Zürich (Sondenstruktur).
Das Teleskop wurde so entwickelt, dass störende Quellen außerhalb des Gesichtsfelds stark abgeschirmt werden. Höchstens ein Milliardstel des Streulichts darf die Instrumente erreichen – eine strenge Toleranzgrenze, die bislang einzigartig in der Astronomie ist. Planck besitzt drei Abschirmungen zur effizienten passiven Kühlung sowie drei aktive Kühler, die in einem einzigen System integriert sind. Als Kühlmittel dienen 1500 Liter flüssiges Helium. Ein Teil der Detektoren muss auf 0,1 Kelvin gekühlt werden – niemals zuvor wurden so tiefen Temperaturen im Weltraum erzeugt und genutzt.
Plancks elliptischer parabolischer Hauptspiegel wiegt nur 28 Kilogramm und ist 1,9 mal 1,5 Meter groß. Der ebenfalls elliptische parabolische Sekundärspiegel misst 1,1 mal 1,0 Meter. In Plancks Fokalebene befinden sich die Hornantennen. Sie können die Mikrowellen mit extrem hoher Winkelauflösung aufsammeln. Dann gelangen die Photonen je nach Frequenz in eines der beiden wissenschaftlichen Instrumente, die von zwei Konsortien aus jeweils über 20 Instituten in Europa und den USA hergestellt wurden: Das Hochfrequenz-Instrument HFI (High Frequency Instrument) erfasst die Strahlung in sechs verschiedenen Frequenzen bei 100, 143, 217, 353, 545 und 857 Gigahertz. Es besteht aus Bolometern – 20 dieser röhrenförmigen Sensoren erfassen die unpolarisierte, 32 die polarisierte Strahlung. Das Niederfrequenz-Instrument LFI (Low Frequency Instrument) ist eine Anordnung von Radiometern. Sie messen die Strahlung bei 30, 44 und 70 Gigahertz sowie deren lineare Polarisation.
