Zakres energii pokrywany przez spektrometry sondy obejmuje od około 100 eV/nukleon do około 600 MeV/nukleon. Rozstrzygające badania obfitości zostaną wykonane dla praktycznie wszystkich izotopów o liczbie atomowej Z = 1–30 (od wodoru do cynku), z obserwacjami sięgającymi do cyrkonu (Z = 40).
Porównanie tych próbek materii posłuży do przeprowadzenia badań nad pochodzeniem i ewolucją Układu Słonecznego i materii galaktycznej, dzięki wyodrębnieniu efektów takich fundamentalnych procesów jak: nukleosynteza, rozdzielanie cząstek naładowanych i neutralnych, przyspieszanie plazmy oraz cząstek nadtermicznych i wysokoenergetycznych. W szczególności instrumenty sondy ACE umożliwiają przeprowadzenie badań z szerokiego zakresu fundamentalnych problemów w następujących obszarach:
Skład pierwiastkowy i izotopowy materii: Stworzenie wykazu obfitości izotopów w materii słonecznej na podstawie bezpośredniego badania jej próbek. Ustalenie ze znacznie poprawioną dokładnością składu korony słonecznej. Określenie różnic izotopowych między galaktycznym promieniowaniem kosmicznym i materią Układu Słonecznego. Pomiar składu międzygwiezdnych i międzyplanetarnych jonów przechwyconych (ang. pick-up ions). Ustalenie składu izotopowego składnika anomalnego promieniowania kosmicznego (ang.