La cúpula del GTC es una estructura de acero de aproximadamente 33 m de diámetro interno. La cúpula estará térmicamente aislada de cara a reducir el calentamiento solar y dispondrá de aire acondicionado durante el día para mantener la temperatura de la cámara del telescopio a la temperatura nocturna prevista. Dicha cúpula soportará viento de hasta 22 m/s, límite máx. para permanecer abierta.