La sonda fotografiará más de 100.000 estrellas que poseen características físicas similares al Sol, ubicadas en la región Cygnus Lyra de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Estos planetas se encuentra tan lejos que la sonda no podrá fotografiarlos directamente, por lo que el software a bordo de Kepler utilizará un ingenioso truco: dado que esos hipotéticos planetas orbitan alrededor de su estrella, cada vez que pasen entre ella y el telescopio espacial, este detectará un descenso de la luminosidad del astro. Esa ínfima variación podrá ser medida gracias a que Kepler lleva la cámara más potente que se ha lanzado nunca al espacio. Si se detecta una variación de esta clase tres veces en la misma estrella, el telescopio registrará su posición como posible sitio para la existencia de un planeta.

Basándose en las variaciones de luminosidad y el período de rotación (el tiempo que transcurre entre una y otra disminución del brillo), los científicos pueden determinar el tamaño del astro y la distancia que lo separa de su estrella. Buscamos solamente aquellos planetas que estén en un rango de tamaños tal que permita la existencia de agua líquida en su superficie. No pueden ser demasiado grandes ni demasiado pequeños, ni estar muy lejos o muy cerca de su estrella. Si realmente hay miles de millones de planetas en la Vía Láctea, Kepler debería ser capaz de mostrarnos unos cuantos.