光學天文望遠鏡觀測的光是由恒星發出的，但這其中許多恒星都早已不存在，我們看到的是幾十億年前發出的光。光學天文望遠鏡又分為反射式、反射式和折反射式天文望遠鏡。顧名思義，折射式望遠鏡的原理是利用凸透鏡的成像原理，看到的也是實像;反射式望遠鏡的原理是利用平面鏡反射，看到的是虛像;折反式望遠鏡是將二者結合在一起，看到的也是虛像。

望遠鏡起源于眼鏡。人類在約700年前開始使用眼鏡。公元1300年前后，意大利人開始用凸透鏡制作老花鏡。公元1450年左右，近視眼鏡也出現了。1608年，荷蘭眼鏡制造商漢斯·里帕希（H.Lippershey）的一個學徒偶然發現，將兩塊透鏡疊在一起可以清楚看到遠處的東西。

天文望遠鏡的結構：主鏡筒：天文望遠鏡主鏡筒是觀測星星的主角，藉著不同的目鏡，我們可以盡情將星星看個夠。目鏡：如果一部天文望遠鏡缺少了目鏡，就沒有辦法看星星。目鏡的功用在于放大之用。通常一部望遠鏡都要配備低，中和高倍率奇觀三種目鏡。

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。