Vesoljsko komponento misije Sentinel-2 sestavlja konstelacija dveh satelitov: Sentinel-2A, izstreljen 23. 6. 2015, in Sentinel-2B, izstreljen 7. 3. 2017. Oba sta bila v orbito izstreljena z raketo Vega iz evropskega vesoljskega pristanišča v Francoski Gvajani (Gvajanski vesoljski center). Teža posameznega satelita je 1140 kilogramov (vključno s 123 kilogramov goriva), njegove mere pa 3,4 metrov v dolžino, 1,8 metrov v širino in 2,35 metrov v višino. Njegova življenjska doba v orbiti je najmanj 7 let. Dostop do satelitskih podatkov Sentinela-2 je brezplačen in dostopen na spletni strani https://scihub.copernicus.eu.         

Oba satelita krožita v isti, sončno sinhroni, tirnici 180 stopinj narazen, na nadmorski višini 786 kilometrov. Skupaj zagotavljata posnetke izbranega območja na vsakih 5 dni (ponekod celo bolj pogosto), kar pomeni, da ima misija visoko časovno resolucijo.

Satelita uporabljata visokoločljivi multispektralni optični senzor, ki zagotavlja podatke v 13 spektralnih kanalih s prostorsko resolucijo:

• 10 metrov: trije kanali vidne svetlobe (B2 – modra, B3 – zelena in B4 – rdeča) in en kanal bližnje infrardeče svetlobe (B8);
• 20 metrov: trije kanali bližnje infrardeče svetlobe (B5, B6 in B7) in en kanal bližnje infrardeče svetlobe v ozkem pasu (B8a), ki so namenjeni opazovanju vegetacije, in dva kanala kratkovalovne infrardeče svetlobe za opazovanje ledu, snega, oblakov in vsebnosti vode v rastlinah (B11 in B12);
• 60 metrov: trije kanali za zaznavo aerosolov, oblakov in cirusov in so namenjeni predvsem izvedbi atmosferskih popravkov (B1, B9 in B10).

Senzor snema površje v širini 290 kilometrov.

Poleg visoke prostorske, spektralne in časovne resolucije je zagotovljena tudi visoka radiometrična resolucija (12-bit).

Misija Sentinela-2 prispeva k zagotavljanju mnogih storitev programa Copernicus, še posebno pa je pomembna za kmetijstvo, gozdarstvo, ekologijo, kartiranje pokrovnosti tal, spremljanje poplavnih območij, plazov, požarov in snežne odeje, in optični zaznavi drugih sprememb na površju. S spremljanjem prisotnosti količine klorofila in vsebnosti vode v listih rastlin je možno oceniti zdravje in identificirati vrsto rastlin ter napovedovati donos pridelka.

Satelita Sentinel-2 pa imata tudi eno bistveno pomanjkljivost. Ker je njun merilni inštrument optični senzor, sta posledično povsem neuporabna v primeru motenj v atmosferi, kot so oblaki, sence in meglice.