System OSIRIS składa się z dwóch kamer: kamery szerokokątnej (Wide Angle Camera - WAC) zaprojektowanej do zobrazowania dużych fragmentów wewnętrznej komy i emisji pyłu i gazu bezpośrednio ponad powierzchnią jądra kometarnego; oraz kamery wąskokątnej (Narrow Angle Camera - NAC), zaprojektowanej do obrazowania jądra, w tym jego powierzchni w wysokiej rozdzielczości. Osobną częścią systemu jest wspólny moduł elektroniki (Common Electronics Box), wspólny dla obu kamer. Kamery są odizolowane termalnie od statku, i umieszczone na jego zewnętrznej powierzchni. Główny moduł elektroniki znajduje się wewnątrz statku, i wyposażony w żaluzje chłodzącą w ścianie pojazdu. Każda kamera posiada także osobną jednostkę elektroniki odzyskiwania informacji z detektorów, umieszczonych wewnątrz statku, ale tak blisko kamer jak to możliwe, w celu zmniejszenia długości połączeń.
Kamera szerokokątna WAC jest systemem pozaosiowym F/5.6, wyposażonym w dwa zwierciadła. Zwierciadło główne ma kształt silnie spłaszczonej elipsoidy i jest wypukłe. Zwierciadło wtórne ma kształt silnie spłaszczonej elipsoidy i jest wklęsłe. Przegroda, oraz konfiguracja optyki pozwalają na wydajne odrzucenie zabłąkanego światła. Do wytwarzania obrazów służy detektor CCD o wymiarach 2048 x 2048 pikseli, gdzie jeden piksel ma szerokość 14 mikronów. Dane z CCD są odbierane przez 14 bitowe przetworniki analogowo - cyfrowe, a następnie przekazywane do procesora danych. Pole widzenia WAC ma wymiary 12.1 x 12.1 stopni, z rozdzielczością kątową 100 mikroradianów na piksel. Długość ogniskowej wynosi 140 mm, a jedna klatka jest wykonywana w czasie 3.5 s. Całkowity zakres widmowy tej kamery wynosi 250 - 1000 nm. Jest wyposażona w 16 filtrów umieszczonych na dwóch obrotowych kołach, i pokrywających odpowiednie linie emisji gazów. Na kole 1 znajdują się następujące filtry (w nawiasach po kolei: centralna długość fali w nm, szerokość przepuszczanego pasma w nm, oraz procentowa wartość przepuszczonego promieniowania, przed nazwą pozycja na kole): 0 - dziura (650, 800, 100% - wolne miejsce przepuszczające cały zakres promieniowania); 1 - UV245 (245, 15, 35%); 2 - CS (257.5, 4, 25%); 3 - UV295 (295, 10, 35%); 4 - OH (308.5, 4, 25%); 5 - UV325 (325, 10, 35%); 6 - NH (335.5, 4, 25%); 7 - Zielony (535, 60, 70%). Na kole 2 znajdują się następujące filtry (wszystko jak wyżej): 0 - dziura (650, 800, 100%); 1 - UV375 (375, 10, 50%); 2 - CN (387.5, 4, 25%); 3 - NH2 (571.5, 10, 25%); 4 - Na (589, 4, 25%); 5 - VIS610 (610, 10, 50%); 6 - OI (630, 4, 25%); 7 - R (640, 160, 90%).
Kamera wąskokątna NAC jest systemem anastygmatycznym wyposażonym w trzy zwierciadła. Zwierciadło główne ma kształt wklęsły hiperboliczny, zwierciadło wtórne ma kształt wypukły paraboliczny, a zwierciadło trzeciorzędowe - wypukły sferyczny. Przegroda pozwala na dobre odrzucanie zabłąkanego światła. Do wytwarzania obrazów służy detektor CCD o wymiarach 2048 x 2048 pikseli, gdzie jeden piksel ma wymiarach 14 mikronów. Dane z CCD są odbierane przez 14 bitowe przetworniki analogowo - cyfrowe, a następnie przekazywane do procesora danych. Pole widzenia NAC wynosi 2.35 x 2.35 stopnia, z rozdzielczością kątową 20 mikroradianów na piksel. Sługość ogniskowej wynosi 700 mm, a jeden obraz jest uzyskiwany w 3.5 s. Ogólny zakres widmowy tej kamery wynosi 250 - 1000 nm. Jest wyposażona w 16 filtrów umieszczonych na dwóch obrotowych kołach, i pokrywających odpowiednie linie minerałów i kolory. Na kole 1 znajdują się następujące filtry (wszystko jak w przypadku WAC): 0 - dziura (650, 800, 100%); 1 - linia dla gazów neutralnych (650, 800, 2%); 2 - soczewka skupiająca (650, 800, 90%); 3 - daleki ultrafiolet (270, 50, 50%); 4 - linia wody (700, 20, 50%); 5 - linia ortopiroksenów (800, 40, 50%); 6 - linia żelaza (930, 40, 50%); 7 - daleka podczerwień (990, 40, 50%). Na kole 2 zgadują się następujące filtry (wszystko jak zwykle): 0 - dziura (650, 800, 100%); 1 - bliski ultrafiolet (359, 60, 50%); 2 - światło niebieskie (480, 80, 70%); 3 - światło zielone (535, 60, 70%); 4 - filtr czysty (600, 400, 90%); 5 - światło pomarańczowe (645, 94, 80%); 6 - światło czerwone (740, 60, 70%); 7 - bliska podczerwień (880, 60, 70%).
Do kamery NAC jest dołączony ponadto system obrazujący w podczerwieni. Jest on wyposażony w osobny zestaw optyki. Światło jest do niego kierowane poprzez zmianę pozycji jednego ze zwierciadeł w NAC. Światło przechodzi następnie przez oddzielne dla tego systemu koło filtrów i jest odbierane w zimnej komorze schłodzonej biernie za pomocą radiatora o powierzchni 0.5 metra kwadratowego do temperatury 130 K. Koło filtrów używane przez ten system jest podobne do kół używanych w kamerach NAC i WAC, jednak jest dostosowane do niskich temperatur i zawiera filtry scentrowane między innymi na linie emisyjne wody i dwutlenku węgla. Obraz jest uzyskiwany na chłodzonym detektorze o wymiarach 640 x 480 pikseli zbudowanego z HgCdTe. Każdy piksel ma powierzchnię 27 mikronów kwadratowych, co podpowiada rozdzielczości kątowej 38.6 mikroradianów na piksel. Zakres widmowy tego komponentu wynosi nominalnie 1 - 3.5 mikronów, ale może dojść do 4.8 mikronów.
Moduł elektroniki, zawiera system przetwarzania danych (Data Processing Unit - DPU). DPU składa się z dwóch cyfrowych procesorów sygnałowych (Digital Signal Processors - DSP), pamięci wchodzącej w skład statku kosmicznego, oraz interfejsów łączących go z kamerami. Centralnym mikroprocesorem jest TSC21020, 20 MHz, 60 MFLOPS. DPU dysponuje pamięcią masową 4 gigabitów opartą na DRAM. Umożliwia autonomiczną kontrolę całego instrumentu, oraz wykonywanie i sprzęganie obrazów z obu jego komponentów.
System OSIRIS jest efektem współpracy Niemiec, Francji, Włoch, Hiszpanii, Szwecji, Wielkiej Brytanii, oraz USA.