第一，寻找太阳系之外的行星。这是天文学家多年以来持之以恒的一个努力方向。在可见光波段很难发现它们，因为行星的光芒会被恒星的光芒淹没。而在红外波段，恒星与行星的光谱特征具有明显的区别，所以在红外波段就可能比较容易发现太阳系以外其他恒星周围的行星。

第二，探索行星是怎样形成的。按照目前流行的理论，行星是在恒星周围的尘埃盘中形成的。通过观察不同演化阶段的尘埃盘，得出有关行星形成的过程。这项工作在可见光波段也很难完成，因为尘埃的遮挡使我们看不清那里发生了什么事情。红外观测则能够穿透尘埃的阻挡，揭示出那里面的奥秘。

第三，研究陌生的河外星系。在"斯皮策"升空之前，欧洲的"红外天文卫星"发现一些在红外波段辐射很强而可见光辐射却很弱的河外星系，这些星系大多数都是正在合并或者正在发生相互作用的星系。还有一些星系具有一个能够释放巨大能量的星系核，叫做活动星系。人类对于具有强烈红外辐射的星系和活动星系都还了解得比较少，"斯皮策"的第三项科学目标就是大力开展对这些陌生星系的观测和研究，以便更深入地了解它们。

第四，观测遥远星系，揭示早期宇宙图景。哈勃空间望远镜曾经拍摄到130亿光年之遥的宇宙深空，那里密密麻麻分布着很多星系。远在130亿光年之遥的光需要130亿年的时间才能到达我们这里，所以我们看到的应该是130亿年以前宇宙的图景。"哈勃"的观测集中在可见光和紫外波段，"斯皮策"的观测集中在红外波段，两者的结合将得到更加完美的观测成果。