在現代天文學中，天文望遠鏡包括了射電望遠鏡、紅外望遠鏡、X射線和伽馬射線望遠鏡。天文望遠鏡的概念又進一步地延伸到了引力波、宇宙射線和暗物質的領域。日常生活中的光學望遠鏡又稱“千里鏡”。它主要包括業余天文望遠鏡、觀劇望遠鏡和軍用雙筒望遠鏡。
1608年，荷蘭的一位眼鏡商漢斯·利伯希偶然發現用兩塊鏡片可以看清遠處的景物，受此啟發，他制造了人類歷史上的第一架望遠鏡。1609年意大利佛羅倫薩人伽利略·伽利雷發明了40倍雙鏡望遠鏡，這是第一部投入科學應用的實用望遠鏡。
天文望遠鏡發展趨勢與其它學科的關聯越來越大：現代天文望遠鏡的發展使工藝和技術發展到了極點。當代的許多技術如電子技術、計算機技術、激光技術、核輻射技術等都被應用到天文望遠鏡中來。傳統的望遠鏡實現了更新換代，以多鏡面的拼合并結合主動光學和自適應光學技術，制造出突破單面鏡極限的大口徑望遠鏡射電干涉儀和綜合孔徑射電望遠鏡的問世，大大提高了解析度，實現了射電成像。
