La función de la estructura del ELT es sostener los sistemas ópticos e instrumentos mientras esté rastreando objetos astronómicos. Por esta razón, el diseño del ELT debía considerar la capacidad de apuntar y rastrear el cielo, al igual que una excelente calidad de imagen. Por lo tanto, la totalidad de la trayectoria óptica y los instrumentos deben mantenerse estables en cualquier condición de funcionamiento, incluidos los cambios de temperatura y de vientos fuertes. El desafío de diseño del ELT es proporcionar una estructura lo suficientemente rígida para los segmentos del espejo primario y el resto de los componentes ópticos, sin aumentar demasiado el peso de la estructura, ya que eso limitaría su rendimiento dinámico.

El diseño debía considerar no sólo el rendimiento en términos astronómicos, sino también el hecho de que el telescopio debe soportar fuertes terremotos, que son comunes en Chile, sin someter la delicada óptica a grandes aceleraciones. El sistema de protección contra movimientos telúricos se encuentra debajo de la estructura. La base del telescopio y la cúpula, están montados sobre cimientos estructuralmente separados, para evitar que la posible propagación de vibraciones afecte la calidad de la imagen.

La estructura del telescopio es de altazimutal y consta de dos partes principales: la estructura acimutal y la estructura de altitud.

La estructura acimutal sostiene el tubo del ELT (o estructura de altitud) y los instrumentos científicos. Estos se ubican en las dos plataformas Nasmyth, que miden aproximadamente 30 por 15 metros, lo que les permite albergar una estación pre-focal y tres instrumentos grandes cada una. Una celosía une las plataformas con el suelo acimutal con forma de anillo. El suelo acimutal cubre los diversos mecanismos (rodamientos, motores y codificador) y proporciona una superficie grande para manejar y acceder al telescopio.

El telescopio puede girar tanto en el eje acimutal como en el de altitud, utilizando rodamientos de aceite hidrostáticos. En el eje acimutal, el telescopio se gira usando estos rodamientos dispuestos en tres pistas concéntricas y una radial que define el eje de rotación acimutal. La pista concéntrica más grande tiene un diámetro de 51 metros, mientras que la intermedia y la central tienen diámetros de 34 y 6 metros, respectivamente. Las pistas están atornilladas al muelle del telescopio para proporcionar estabilidad estructural. Esta disposición permite una trayectoria de carga directa entre la estructura acimutal y el muelle, brinda estabilidad a los instrumentos y una rigidez suficiente para limitar los efectos del viento en el telescopio. Las pistas tienen que estar alineadas con una precisión de solo unas décimas de milímetro a lo largo de todo el diámetro. Las dimensiones de la pista radial central permiten absorber cargas laterales en caso de terremotos.

El suelo acimutal permite acceder al ELT para instalar sus componentes, con un puente que cruza el diámetro del suelo por debajo del tubo del telescopio. La grúa instalada en la cúpula permite ubicar los elementos optomecánicos en el suelo acimutal. Desde aquí, los segmentos del espejo primario (M1) también se pueden levantar para instalarlos en la celda M1. Los elementos ópticos dentro de la torre central se mueven sobre rieles a lo largo del puente acimutal antes de ser elevados a su posición definitiva. 

Los motores lineales pondrán al ELT en movimiento y se distribuyen a lo largo de toda la circunferencia de la pista acimutal externa. La estructura acimutal tiene dos codificadores para detectar y entregar información sobre el movimiento del telescopio en el eje acimutal. Uno se encuentra en el centro y se usa para el bucle de posición, y el otro está en el diámetro externo cerca del motor, para cerrar el bucle de velocidad. A través de estudios exhaustivos se ha demostrado que esta solución tiene el mejor potencial para cumplir con los requerimientos para apuntar y rastrear objetos, ya que ayuda a sortear la deformación dinámica de la estructura, que es inevitable para los telescopios del tamaño del ELT.

La estructura de altitud alberga los sistemas ópticos del telescopio, incluidos los cinco espejos del ELT. La componen la enorme estructura abierta del tubo del telescopio, que sostiene y conecta el espejo primario de 39 metros, el espejo secundario que cuelga sobre él y la torre central. El tubo está estructuralmente cerrado por la estructura de soporte del espejo M1 (la celda M1) en la parte inferior, y por el anillo superior, la “araña” y la corona del espejo secundario en la parte superior.

La estructura de altitud se encuentra sobre almohadillas hidrostáticas, dispuestos en dos grupos a cada lado del telescopio, creando una especie de soporte. Las pistas cilíndricas montadas en dos placas semicirculares unidas a la celda M1 van sobre las almohadillas hidrostáticas. Las placas están perforadas para permitir el paso del aire del espejo primario en caso de viento lateral, lo que ayuda a minimizar las diferencias de temperatura del aire del espejo primario y el ambiente. 

La celda M1 sostiene el espejo primario y es una celosía de tres niveles. La parte superior sostiene directamente los 798 segmentos que constituyen el espejo M1. La superficie superior de la celda M1 contiene aberturas para acceder y hacer mantenimiento a los delicados componentes de los soportes de los segmentos del espejo M1, que dan forma a la configuración del espejo. Debajo de este nivel hay un área transitable que permite acceder a cada segmento a través de corredores circunferenciales y radiales. Gracias a ellos es posible extraer los segmentos para revestirlos y hacer mantenimiento a los componentes electrónicos de los controles de los segmentos. Abajo del área transitable, hay otra estructura reticular que proporciona firmeza a la celda M1, necesaria para sostener la torre central del telescopio que está montada directamente en el centro de la celda.  

El tubo del telescopio es una celosía construida con perfiles tubulares. La longitud focal corta del espejo primario da como resultado un tubo de aproximadamente 27 metros. En la parte superior del tubo, el anillo superior tiene una sección poligonal optimizada para la resistencia al viento, la manufacturabilidad y el rendimiento estructural. La corona M2, que alberga la unidad del espejo M2, está conectada al anillo superior por seis vigas, formando una “araña”. Cuando se consideran todos los elementos, la longitud total de la estructura de altitud, desde la parte inferior de la estructura de soporte del M1 hasta la corona M2, supera los 50 metros. Las plataformas Nasmyth se encuentran a 27 metros del suelo y el eje de altitud está a una altura de 33 metros. Cuando el telescopio apunta verticalmente hacia arriba, la corona M2 llega a 60 metros sobre el suelo.   

Los motores lineales de la estructura de altitud están dispuestos de modo que los imanes quedan montados en la estructura de altitud y las bobinas del motor en la estructura acimutal. Al igual que el eje acimutal, el eje de altitud está equipado con dos codificadores: uno cerca de los motores, utilizado para el control del bucle de velocidad, y otro central, para el bucle de control de posición.