El pla focal de DESI està dissenyat per col·locar-se a la part alta del Telescopi Mayall, tot acollint 5.000 posicionadors robòtics cadascun dels quals està connectat a una fibra òptica. Cada robot es posiciona automàticament amb la seva fibra fixant-se en una seqüència preestablerta de galàxies i quàsars individuals, de manera que en pugui recollir la seva llum. Els moviments d’aquests posicionadors han de ser coreografiats amb molt de compte per tal d’evitar que xoquin els uns amb els altres.
El pla focal, aproximadament circular, mesura gairebé un metre de diàmetre, i consisteix en 10 peces en forma de falca que han d’encaixar estretament. Cada falca conté 500 posicionadors robòtics. El pla focal també té sensors i fonts de llum anomenades camps de referència que permeten assegurar que els posicionadors estan alineats adequadament.
