Budowa thumb|Schemat urządzenia i układu optycznego SPHEREx jest teleskopem o średnicy 20 cm i polu widzenia 3,5° x 11°. Płaszczyzna ogniskowa ma trzy ogniska kierując światło różnej długości fali na inne detektory. Przed detektorami jest płytka dwudzielna, która odbija krótkie fale a przepuszcza długie, kierując je do oddzielnych matryc . Każda matryca zawiera trzy tablice detektorów 2Kx2K umieszczone za zestawem filtrów zmiennych liniowych, zapewniający wąskie pasmo rejestracji z centrum pasma, które zmienia się wzdłuż jednej osi tablicy. Unikalna optyka, detektory filtry oraz metoda pomiaru umożliwiają uzyskanie rozkładu spektralnego w 1 pasmach pomimo tego, że aparatura nie zawiera spektroskopu. Widmo źródła uzyskuje się poprzez wielokrotne naświetlanie, umieszczając dane źródło w wielu pozycjach w polu widzenia. Wymaganą temperaturę pracy (55-80 K) zapewniana pasywny układ chłodzenia. Platforma satelitarna jest wyposażona w szukacz gwiazd i dwie anteny pracujące w pasmach Ka i S zapewniające łączność z Ziemią.
Budową platformy satelitarnej zajmowała się firma Ball Aerospace & Technologies, a oprzyrządowaniem naukowym – Caltech i Jet Propulsion Laboratory.