Kepler , vệ tinh của Hoa Kỳ đã phát hiện ra các hành tinh ngoài hệ mặt trời bằng cách quan sát — từ quỹ đạo xung quanh Mặt trời — để mờ đi một chút trong quá trình chuyển đổi khi những thiên thể này đi qua trước các ngôi sao của chúng. Mục tiêu quan trọng trong sứ mệnh của Kepler là xác định tỷ lệ phần trăm các hành tinh nằm trong hoặc gần khu vực có thể sinh sống được của các ngôi sao của chúng — nghĩa là, khoảng cách từ các ngôi sao mà tại đó nước lỏng, và do đó có thể là sự sống, có thể tồn tại.
Trắc nghiệm Thiên văn và Vũ trụ Trắc nghiệm Ngày mà tia sáng trực tiếp của Mặt trời đi qua xích đạo thiên thể được gọi là: Việc phát hiện quá cảnh của một hành tinh ngoài hệ mặt trời là rất khó khăn. Ví dụ, đường kính của Trái đất chỉ bằng 1/109 của Mặt trời, do đó, đối với một người quan sát bên ngoài hệ Mặt trời, việc đi qua Trái đất sẽ làm mờ sản lượng của Mặt trời chỉ 0,008 phần trăm. Ngoài ra, mặt phẳng quỹ đạo của một hành tinh phải thẳng hàng để đi qua phía trước ngôi sao. Việc quan sát liên tục mà không làm biến dạng khí quyển hoặc chu kỳ ngày đêm — không thể thực hiện từ Trái đất — là điều cần thiết cho sứ mệnh. Kepler được đặt trong một quỹ đạo nhật tâm với chu kỳ 372,5 ngày để nó dần dần đi theo Trái đất, do đó tránh được các tác động từ quyển có thể cản trở sứ mệnh.
Hoạt động bắt đầu khoảng một tháng sau khi Kepler ra mắt ngày 6 tháng 3 năm 2009. Một trong bốn bánh xe phản ứng được sử dụng để chỉ tàu vũ trụ bị hỏng vào năm 2012, nhưng ba bánh còn lại có thể giữ cho Kepler quan sát trường nhìn của nó. Việc thu thập dữ liệu kết thúc vào tháng 5 năm 2013 khi một bánh xe khác bị lỗi. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã nghĩ ra một chiến lược quan sát mới để kết hợp hai bánh phản ứng còn lại với áp suất bức xạ mặt trời trên các tấm pin mặt trời của Kepler để giữ cho tàu vũ trụ hướng vào cùng một điểm trên bầu trời trong 83 ngày tại một thời điểm. Sau 83 ngày, ánh sáng mặt trời sẽ đi vào kính thiên văn, và vệ tinh sau đó sẽ được chuyển sang một vùng trời khác. Nhiệm vụ K2, sử dụng chiến lược này, bắt đầu vào tháng 5 năm 2014 và tiếp tục cho đến tháng 10 năm 2018, khi tàu vũ trụ hết nhiên liệu và được cho nghỉ hưu.
Tàu vũ trụ mang theo một kính thiên văn 95 cm (37 inch) nhìn chằm chằm vào cùng một vùng trời (105 độ vuông). Khu vực được chọn ban đầu nằm trong chòm sao Cygnus, nằm ngoài mặt phẳng của hệ mặt trời để tránh sương mù bởi ánh sáng phân tán bởi bụi liên hành tinh hoặc phản xạ bởi các tiểu hành tinh. Các thiết bị tích hợp điện tích (CCD) hoạt động như cảm biến ánh sáng chứ không phải là máy ảnh để ghi lại những thay đổi nhỏ về độ sáng của sao trong suốt nhiệm vụ. Cảnh bị lệch tiêu điểm nên mỗi ngôi sao bao phủ một số pixel; nếu các ngôi sao không được lấy nét, các pixel trong CCD sẽ trở nên bão hòa và làm giảm độ chính xác của các quan sát. Những ngôi sao mờ hơn cường độ thị giác 14 đã bị từ chối, nhưng điều này còn lại hơn 100.000 ngôi sao trong trường nhìn. Đối với một ngôi sao có hành tinh giống Trái đất,các nhà khoa học ước tính rằng xác suất Kepler quan sát thấy hành tinh che khuất ngôi sao của nó là khoảng 0,47%.
Khi kết thúc sứ mệnh của mình, Kepler đã phát hiện ra 2.662 hành tinh ngoài hệ mặt trời, khoảng 2/3 tổng số hành tinh được biết đến lúc đó. Một trong số này, Kepler-22b, có bán kính gấp 2,4 lần Trái đất và là hành tinh đầu tiên được tìm thấy trong vùng sinh sống của một ngôi sao như Mặt trời. Kepler-20e và Kepler-20f là những hành tinh có kích thước bằng Trái đất đầu tiên được tìm thấy (bán kính của chúng lần lượt là 0,87 và 1,03 lần bán kính Trái đất). Kepler-9b và Kepler-9c là hai hành tinh đầu tiên được quan sát chuyển dịch cùng một ngôi sao. Kepler-186f là hành tinh có kích thước bằng Trái đất đầu tiên được tìm thấy trong vùng có thể sinh sống được của ngôi sao của nó. Kepler đã phát hiện ra từ 2 đến 12 hành tinh có kích thước gần bằng Trái đất trong vùng sinh sống của các ngôi sao của chúng.
