廣義上的望遠鏡不僅僅包括工作在可見光波段的光學望遠鏡望遠鏡，還包括射電，紅外，紫外，X射線，甚至γ射線望遠鏡。
一，光學望遠鏡。
1609年，伽利略制造出第一架望遠鏡，至今已有近四百年的歷史，其間經歷了重大的飛躍，根據物鏡的種類可以分為三種：
1，折射望遠鏡
折射望遠鏡的物鏡由透鏡或透鏡組組成。早期物鏡為單片結構，色差和球差嚴重，使得觀看到的天體帶有彩色的光斑。為了減少色差，人們拼命增大物鏡的焦距，1673年，J。Hevelius制造了一架長達46米的望遠鏡，整個鏡筒被吊裝在一根30米高的桅杆上，需要多人用繩子拉著轉動升降。惠更斯干脆將物鏡和目鏡分開，將物鏡吊在百尺高杆上。直到19世紀末，人們發明了由兩塊折射率不同的玻璃分別制成凸透鏡和凹透鏡，再組合起來的復合消色差物鏡，才使得這場長度競賽得到終止。
折射望遠鏡分為伽利略結構和開普勒結構兩類。其中，伽利略結構歷史最悠久，其目鏡為凹透鏡，能直接成正立的像，但是視場小，一般為民用 的2——4倍的兒童玩具采用。而絕大多數常見的望遠鏡都是開普勒結構，其目鏡一般是凸透鏡或透鏡組，由於其光路中有實像，可以安裝測距或瞄准分劃板用來測量距離。但是簡單的開普勒結構所成顯微鏡的像是倒立的，需要在光路內加上正像系統使其正過來，常見的正像放大鏡系統為普羅棱鏡或屋脊棱鏡，既起到正像的作用，又使光路折回，縮短整機長度。
2，反射望遠鏡
該類鏡最早由牛頓發明，其物鏡是凹面反射鏡，沒有色差，而且將凹面制成旋轉拋物面即可消除球差。凹面上鍍有反光膜，通常是鋁。反射望遠鏡鏡筒較短，而且易於制造更大的口徑，所以現代大型天文望遠鏡幾乎無一例外都是反射結構。
反射望遠鏡的結構裡，除了主物鏡外，還裝有一或幾個小的反射鏡，用來改變光線方向便於安裝目鏡。由於反射式望遠鏡的入射光線僅在物鏡表面反射，所以對光學玻璃的內部品質比折射鏡要求低。1990年，美國在夏威夷建成當時口徑最大的凱克望遠鏡，該鏡采用了一些前所未有的新技術：1，主物鏡由36面六邊形薄鏡片拼和而成，厚度僅為10天文望遠鏡釐米。2，有計算機控制背面直撐點，補償重力引起的形變。3，能通過改變鏡面曲率補償大氣擾動。這些新技術的采用使得人類發射太空望遠鏡的要求不再迫切。
3，折反射望遠鏡。
折反射望遠鏡的物鏡是由折射鏡和反射鏡組合而成。主鏡是球面反射鏡，副鏡是一個透鏡，用來矯正主鏡的像差。此類望遠鏡視場大，光力強，適合觀測流星，彗星，以及巡天尋找新天體。根據副鏡的形狀，折反射鏡又可以分為施密特結構和馬克蘇托夫結構，前者視場大，像差小；後者易於制造。
二，射電望遠鏡(電波望遠鏡)射電望遠鏡的原理與衛星電視天線接收器的原理大同小異，它通過接收來自遙遠天體的電磁輻射信號，分析其強度，頻譜和偏振來進行研究。其主要有兩個基本指標——分辯率和靈敏度。從光學中，我們知道望遠鏡的分辯率與波長λ成正比，與望遠鏡的口徑D成反比。由於光學望遠鏡是工作在波長為微微米的數金相顯微鏡量級上，而射電望遠鏡工作在毫米數量級上，之間相差10000倍，那麼要達到同樣的分辯率，射電望遠鏡的口徑(孔徑)就要比光學望遠鏡大一萬倍。好在，由於運用了射電干涉儀，可以用相距很遠兩地的射電望遠鏡之間的直線距離代替望遠鏡的真實孔徑。這種技術叫做甚長基線干涉。它可以使有效口徑大到幾千公裡甚至更遠，從而大大提高了分辯率，使人們有可能看到天體的精細結構。然而有得必有失，靈敏度在分辯率提高的同時卻降低了。靈敏度取決於射電望遠鏡的有效面積，天線造的越大，其靈敏度越高。然而由於射電干涉儀的運用，我們用兩地望遠鏡之間的直線(基線)長度來代替真實孔徑，卻沒有增大與其對應的天線的有效面積，從而使射電望遠鏡靈敏度成倍下降，這也就決定了射電天文學的研究對像——主要是對高能天體觀測以及對射電天文譜線的分析。
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