望遠鏡是一種用于觀察遠距離物體的目視光學儀器，能把遠物很小的張角按一定倍率放大，使之在像空間具有較大的張角，使本來無法用肉眼看清或分辨的物體變清晰可辨。所以，望遠鏡是天文和地面觀測中不可缺少的工具。
按觀測波段分類：射電望遠鏡、紅外望遠鏡、光學望遠鏡（可見光望遠鏡）、紫外望遠鏡、X射線望遠鏡和γ射線望遠鏡。下面我們主要介紹一下常見的光學望遠鏡和射電望遠鏡。光學天文望遠鏡主要觀測可見光波段，具體說就是波長在380nm（納米）-750nm的光，也就是我們肉眼可見的赤橙黃綠青藍紫。其實我們生活的環境中存在著各種波段的光，只是有些我們肉眼不可見罷了。光學望遠鏡按光路設計又可分：折射式望遠鏡（伽利略式、開普勒式）、反射式望遠鏡（牛頓式、卡塞格林式）和折反射式望遠鏡（施密特-卡塞格林、馬克蘇托夫-卡塞格林）。
常用的雙筒望遠鏡還為減小體積和翻轉倒像的目的，需要增加棱鏡系統，棱鏡系統按形的方式如果式不同可分為別漢棱鏡系統（也就是斯密特-別漢屋脊棱鏡系統）和保羅棱鏡系統（也稱普羅棱鏡系統），兩種系統的原理及應用是相似的。
伽利略憑借望遠鏡觀測到了太陽黑子、月球環形山、木星的衛星（伽利略衛星）、金星的盈虧等現象，這些現象有力地支持了哥白尼的日心說。伽利略的望遠鏡利用光的折射原理制成，所以叫做折射鏡。
