​Comme toutes les missions de son programme scientifique, l’ESA prendra en charge la réalisation du satellite, son lancement et les opérations en vol. Un consortium de laboratoires européens fournira quant à lui la charge utile scientifique du satellite, ainsi que le centre de traitement des données scientifiques. Le CNES est l’un des principaux partenaires de ce projet, aux côtés notamment du CNRS, de l’Observatoire de Paris, du CEA. Les laboratoires français impliqués sont le Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique (Observatoire de Paris / CNRS / Université Paris Diderot / UPMC), l’Institut d'astrophysique spatiale (CNRS / Université Paris-Sud), le Laboratoire d’astrophysique de Marseille (CNRS / AMU) et le Laboratoire Astrophysique Instrumentation et Modélisation (CEA-Irfu / Université Paris Diderot / CNRS).

Les 34 télescopes, fixés sur la plateforme du satellite PLATO, enregistreront la luminosité d’un million d’étoiles en continu sur des périodes pouvant aller jusqu’à trois ans. Ces mesures feront l’objet d’une analyse très poussée, à la fois pour détecter les mini-éclipses provoquées par d’éventuelles planètes passant entre leur étoile et PLATO et pour étudier le comportement des étoiles via leurs vibrations (suivant la technique connue sous le nom d’astrosismologie).

Ces méthodes ont prouvé leur efficacité grâce aux missions du CNES, CoRoT et de la NASA, Kepler. Elles seront ici étendues à un très grand nombre d’étoiles brillantes et donc proches de nous et sur de très longues durées. Ces deux points sont capitaux : la durée permet de détecter les exoplanètes à longue période (par exemple un an), suffisamment éloignées de leur étoile pour que si de l’eau existe à leur surface, elle puisse se trouver sous forme liquide, une condition que l’on pense requise pour l’apparition de la vie telle que nous la connaissons. Le choix d’étoiles brillantes répond au besoin d’avoir suffisamment de lumière pour permettre d’observer au sol avec les télescopes les plus puissants, les plus intéressantes d’entre elles.

Ainsi, les informations obtenues avec PLATO, combinées aux observations complémentaires au sol, voire dans l’espace avec d’autres instruments comme Gaia, permettront de caractériser de façon la plus complète et la plus précise possible les planètes détectées en transit. Identifier, sans aucune ambiguïté, des planètes comparables à la Terre, nécessite de pouvoir mesurer avec la plus grande précision le rayon, la masse et la densité moyenne de ces planètes mais aussi leur âge. Cette précision sera atteinte grâce à la détermination sismique, elle-même très précise, de ces mêmes paramètres pour les étoiles hébergeant les planètes détectées, car la connaissance de ces paramètres de l’étoile est indispensable au calcul de ces mêmes paramètres pour la planète.

Ces informations obtenues pour un ensemble de systèmes planétaires présentant une vaste gamme de propriétés permettront de mieux comprendre les mécanismes de formation et d’évolution des systèmes planétaires et les différents processus d’interaction "étoiles – planètes".