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  關於望遠鏡,現存的最早紀錄是荷蘭米德爾堡的眼鏡製造商漢斯·利普西在1608年向政府提交專利的折射望遠鏡。實際的發明者是誰不能確定,它的發展要歸功於三個人:漢斯·利普西、米爾德堡的眼鏡製造商撒迦利亞·詹森(Zacharias Janssen)和阿爾克馬爾的雅各·梅提斯。望遠鏡被髮明得訊息很快就傳遍歐洲。伽利略在1609年6月聽到了,就在一個月內做出自己的望遠鏡用來觀測天體。  在折射望遠鏡發明之後不久,將物鏡,也就是收集光的元件,用面鏡來取代透鏡的想法,就開始被研究。使用拋物面鏡的潛在優點 -減少球面像差和無色差,導致許多種設計和製造反射望遠鏡的嘗試。在1668年,艾薩克·牛頓製造了第一架實用的反射望遠鏡,現在就以他的名字稱這種望遠鏡為牛頓反射鏡。  在1733年發明的消色差透鏡糾正了存在於單一透鏡的部分色差,並且使折射鏡的結構變得較短,但功能更為強大。儘管反射望遠鏡不存在折射望遠鏡的色差問題,但是金屬鏡快速變得昏暗的鏽蝕問題,使得反射鏡的發展在18世紀和19世紀初期受到很大的限制 -在1857年發展出在玻璃上鍍銀的技術,才解決了這個困境,進而在1932年發展出鍍鋁的技術。受限於材料,折射望遠鏡的極限大約是一米(40英寸),因此自20世紀以來的大型望遠鏡全部都是反射望遠鏡。目前,最大的反射望遠鏡已經超過10米(33英尺),正在建造和設計的有30-40米。  20世紀也在更關廣的頻率,從電波到伽瑪射線都在發展。在1937年建造了第一架電波望遠鏡,自此之後,已經開發出了各種巨大和複雜的天文儀器。

  望遠鏡這個名詞涵蓋了各種各樣的儀器。大多數是用來檢測電磁輻射,但對天文學家而言,主要的區別在收集的光(電磁輻射)波長不同。  望遠鏡可以依照它們所收集的波長來分類:  隨著波長的增加,可以更容易地使用天線技術進行電磁輻射的互動作用(雖然它可能需要製作很小的天線)。近紅外線可以像可見光一樣的處理,而在遠紅外線和次毫米波的範圍內,望遠鏡的運作就像是一架電波望遠鏡。例如,觀測波長從3微米(0.003mm)到2000微米(2毫米)的詹姆士克拉克麥克斯威爾望遠鏡(JCMT),就使用鋁製的拋物面天線。另一方面,觀察從3μm(0.003毫米)到180微米(0.18 毫米) 的斯皮策太空望遠鏡就可以使用面鏡成像(反射光學)。同樣使用反射光學的,還有哈伯太空望遠鏡可以觀測0.2μm(0.0002 毫米)到1.7微米(0.0017 毫米),從紅外線到紫外線的第三代廣域照相機。  在望遠鏡設計中的另一個門檻,隨著光子能量的增加(波長變短和頻率增加)是使用全反射光學,而不是粗略的入射光學。像是TRACE和SOHO望遠鏡使用特殊的面鏡反射極紫外線,否則不可能產生高解析度和較亮的影像。大口徑並不意味著能收集更多的光,它收集的是高階繞射極限的光。  望遠鏡也可以依據所在的位置來分類:地面望遠鏡、太空望遠鏡或飛行望遠鏡。它們還能依據使用者是專業天文學家,還是業餘天文學家來分類。擁有一架或多架望遠鏡與其它儀器的永久性房舍或載運工具,稱為天文臺。

  光學望遠鏡主要是收集並聚焦電磁頻譜中可見光部分的光線(雖然有些在紅外線和紫外線的波段工作)光學望遠鏡明顯增加遠處物體的視角大小和視亮度。為了對影像觀察、拍照、研究、併傳送至電腦,望遠鏡會採用一個或多個光學曲面的元件來工作。通常由玻璃的透鏡或面鏡收集線或其它電磁波的輻射,將這些光或輻射匯聚到焦點上。光學望遠鏡使用在許多天文和非天文的儀器,包括:經緯儀(包括中星儀)、鑑識望遠鏡、 單筒望遠鏡、雙筒望遠鏡、相機鏡頭、和間諜鏡。望遠鏡有三種主要的學型別:  除了這些基本的光學型別之外,還有許多改變光學設計以適合它們執行任務的子型別,像是攝星鏡、尋彗鏡、太陽望遠鏡等等。

  電波望遠鏡是電波天文學使用,有指向天線天線的望遠鏡。這些盤面有時是用導電的金屬絲往建造,其口徑小於所觀測到的波長。多元素的電波望遠鏡由成對或更多的小望遠鏡組成,以合成口徑相等於彼此間距離的虛擬望遠鏡,這個程式被稱為孔徑合成。在2005年,紀錄上的陣列大小是地球直徑的許多倍 -利用位於太空的甚長基線干涉測量望遠鏡,像是日本的HALCA(高度先進通訊和天文學實驗室VSOP (VLBI Space Observatory Program) satellite) 孔徑合成現在也被應用在光學望遠鏡,使用在光學干涉儀 (光學望遠鏡陣列),和在單一望遠鏡上使用口徑遮蔽干涉。當可見光被阻擋或微弱時,電波望遠鏡也用來收集微波輻射,例如類星體。有些電波望遠鏡被使用於專案,例如SETI和阿雷西博天文臺尋找外星生命。

  由於大氣層對大部分的電磁波譜是不透明的,所以只有少數波段可以從地面觀測得到。這些波段是可見光、近紅外線和一些無線電波部分的頻譜。由於這個原因,地面上沒有遠紅外線、或X射線的望遠鏡。因為這些波段必須從軌道上才能觀測。即使從地面上可以觀測的波段,因為視像度的緣故,在軌道上的衛星安置光學望遠鏡依然是有利的。
望遠鏡是一種可以透過透鏡或面鏡將電磁波(例如可見光)折射或反射以協助觀察遠方物體的工具。已知能實用的第一架望遠鏡是在17世紀初期在荷蘭使用玻璃透鏡發明的。這項發明現在被應用在陸地和天文學。