Космическая обсерватория Миллиметрон будет работать вблизи точки либрации L2 системы Солнце-Земля. Гало-орбита в точке L2 системы Солнце-Земля является наиболее подходящей конфигурацией для режима одиночной антенны, где требуется наилучшая чувствительность. Такая орбита снижает нагрузку на систему активного охлаждения телескопа обсерватории Миллиметрон и обеспечивает беспрецедентное угловое разрешение. Расположена эта орбита на расстоянии 1,5 млн. км от Земли в направлении, противоположном Солнцу. Параметры рассматриваемой гало-орбиты в точке L2 следующие:
Запуск космического аппарат будет осуществляться ракетоносителем тяжелого класса.