Die Abteilung Weltrauminstrumente umfasst die Instrumentenentwicklungsaktivitäten des Instutes für Optische Sensorsysteme. Hauptmissionen mit bedeutenden Beiträgen des Instituts sind die Planetenmissionen der ESA BepiColombo, CHEOPS (Satellit zur Charakterisierung von Exoplaneten) und PLATO (Planetentransits und Sternoszillationen). Die Abteilung konzipierte und entwickelte das MERTIS IR-Spektrometer für BepiColombo. Es entwickelte das Radiometer für HP³ (Wärmefluss und Physikalische Eigenschaften Paket 3) für die NASA InSight- Mission (Innenforschung mit seismischen Untersuchungen, Geodäsie und Wärmeverkehr). Ebenso wurden hier erhebliche Teile der optischen Sensoren für die Exo-Planetenmissionen der ESA CHEOPS und PLATO entwickelt. Diese Entwicklungen entstehen in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Planetenforschung des DLR. Die Abteilung leitet auch die Entwicklung des Erdbeobachtungsspektrometers DESIS, das 2018 zur ISS gestartet wird. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Instrumentengestaltung und On-Board-Datenverarbeitung.