Ludzie emitują do atmosfery około 40 miliardów ton dwutlenku węgla rocznie. To około 5,5 tony na osobę. Powierzchnia Ziemi i oceany są w stanie wchłonąć około połowy tej ilości. Pomiary z pomocą OCO-2 mają pokazać, gdzie procesy emisji i pochłaniania CO2 są najbardziej intensywne.
OCO-2 będzie określał poziom CO2, analizując poziom pochłaniania przez cząsteczki tego gazu konkretnych częstości fal promieniowania słonecznego. Jego pole widzenia jest bardzo małe, sięga zaledwie trzech kilometrów kwadratowych. Wszystko po to, by ograniczyć wpływ chmur, które silnie zaburzają wyniki pomiarów.
Satelita będzie wykonywał 24 pomiary na sekundę, to daje możliwość przeprowadzenia w ciągu doby około miliona obserwacji. Jak się oczekuje, około 100 tysięcy z nich powinno pokazywać obraz bez zachmurzenia i nadawać się do analiz. Najlepszy do tej pory wykorzystywany satelita do pomiarów CO2 wykonuje zdjęcia co 4 sekundy. Dziennie daje tylko około 500 umożliwiających analizy obserwacji.
Okno startowe jest bardzo wąskie i wynosi zaledwie 30 sekund. Wszystko dlatego, że OCO-2 ma dołączyć do konstelacji pięciu innych satelitów, które lecą blisko siebie i dokonują niemal równoczesnych pomiarów. Po tym, jak na 46 sekund przed startem odliczanie wstrzymano, kolejne okno startowe otworzy się w środę.