Misja ESO Istotą misji jest wspieranie współpracy w astronomii. Organizacja odegrała wiodąca rolę w tworzeniu Europejskiego Obszaru Badań (European Research Area) dla astronomii i astrofizyki.Co roku wielu astronomów z krajów członkowskich i spoza nich prowadzi badania, korzystając z danych zebranych w obserwatoriach ESO. Astronomowie często tworzą międzynarodowe zespoły, a uzyskane wyniki są publikowane w setkach artykułów naukowych rocznie.Organizacja prowadzi program staży dla młodych astronomów ze stopniem doktora oraz studentów. Starsi naukowcy pracują okresowo jako goście w placówkach ESO. Dodatkowo ESO posiada aktywny program międzynarodowych konferencji dotyczących czołowych tematów badań astronomicznych i technologii oraz udziela wsparcia logistycznego czasopismu Astronomy and Astrophysics.Aby udostępnić użytkownikom coraz lepsze teleskopy i inne instrumenty astronomiczne, ESO ściśle współpracuje z wieloma europejskimi firmami z przemysłu nowoczesnych technologii. Dzięki temu astronomowie są w dużym stopniu zaangażowani w planowanie i budowę instrumentów naukowych do obecnych i planowanych teleskopów.