左：2011年，准备进行低温测试的前六片主镜
右： 2017年，准备进行低温测试的OTE模块
对主镜的设计与建造是整个“韦伯”工程中最具挑战性的。主镜展开后宽达6.5 米，如果把它做成一面单独的大镜子，对现有的运载火箭来说太大了。因此，工程师将主镜分割成18块正六边形，在发射前折叠放入火箭整流罩，发射后再展开，异常精巧，是合理利用火箭整流罩空间的设计典范。
因为主镜展开后的精度对望远镜的观测能力有巨大影响，如何保证展开后的精度是主镜设计的难点之一。换句话说，18片独立的镜片在展开后要浑然一体。对此，工程师为每一块镜片设计了6个电动伺服机构(致动器)，使每块镜片均能单独调整角度，最高调整精度甚至达到了10纳米，这一尺寸大约相当于人类头发丝的一万分之一。“韦伯”发射后，近红外相机 (NIRCam) 的波前传感器会测量每一片主镜的误差，进而利用计算机算法实现每一块镜片的自动调整。
“韦伯”的次镜、三级反射镜的材质与主镜相同，均为镀金铍镜。其中次镜是一个直径74厘米的圆形曲面，三级反射镜则是一个更小的不对称六边形镜片。光线经过主镜、次镜、三级镜的反射后，由精细转向镜进一步稳定图像，传递给综合科学仪器模块中的四个主要科学载荷，对光线进行分析与处理。
工程师使用干冰清洁次镜
三级反射镜和精细转向镜
