El mirall principal està format per un mosaic de 36 elements hexagonals d’1,9 m de diàmetre cadascun que, en acoblar-se, formen una superfície hexagonal d’11,4 m de costat a costat, equivalent a un mirall circular de 10,4 m de diàmetre. El GTC disposa d’un sistema d’òptica activa que manté perfectament alineats els 36 elements, fent les correccions necessàries per a compensar les deformacions degudes a les variacions de temperatura, tensions mecàniques o petits defectes de fabricació. Aquest sistema, juntament amb el sistema d’òptica adaptativa que corregeix en temps real l’efecte sobre les imatges de la turbulència atmosfèrica, permet assolir una gran resolució en les imatges obtingudes. Amb el GTC es poden estudiar els objectes més distants i febles de l’Univers, com ara galàxies acabades de formar o sistemes planetaris al voltant d’altres estrelles. Fou inaugurat l’any 2009.