可对超过10亿颗恒星进行天文测量 ，可观测最暗恒星为V波段视星等20等。确认恒星的位置，依恒星表面颜色的不同，V波段10等恒星的精确度可达7 μas，相当于在1000公里以外测量一根头发的直径;15等时精确度约12到25 μas，20等时则是100到300 μas。确认距离地球最近恒星的距离误差约0.001%。而距离地球约3万光年，接近银河系中心的距离误差20%。量测4000万颗恒星的切向速度精确度预期至少0.5 km/s。精确量测1000颗系外行星的轨道和轨道倾角，并以天文测量法确认行星的真实质量。盖亚任务其他相关于基础物理的观测则有侦测阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论预测的，光因为太阳重力场而弯曲的程度;因此可以直接观测时空的结构。。
