望遠鏡是一種利用透鏡或反射鏡以及其他光學器件觀測遙遠物體的光學儀器。利用通過透鏡的光線折射或光線被凹鏡反射使之進入小孔并會聚成像，再經過一個放大目鏡而被看到。又稱“千里鏡”。望遠鏡的第一個作用是放大遠處物體的張角，使人眼能看清角距更小的細節。望遠鏡第二個作用是把物鏡收集到的比瞳孔直徑（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼，使觀測者能看到原來看不到的暗弱物體。

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。

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。