望远镜是将遥远物体形成放大影像的仪器。简单的望远镜有物镜和目镜各一个，物镜收集光线并形成一个像，目镜把此像放大，以便观察。望远镜有两种：分为折射望远镜和反射望远镜两类。前者用一个折射镜，后者则用一个反射镜来收集光线。转动望远镜上的焦距调节轮可使目镜来回移动，以使景象变得更清晰。用来观察天体的天文望远镜属于反射型。其余望远镜都是折射型的，它们能产生正立的像，用于观察地上远处的物体，也称为地上望远镜，有伽利略望远镜、观剧镜和棱镜望远镜等。此外，用以接收和测量天体无线电辐射的仪器，称为射电望远镜，也是天文望远镜的一种。
双筒望远镜
双筒望远镜其实就是一对小的折射式望远镜。它的每一个望远镜中都有两块棱镜，棱镜反射出从物体发出的光线从而形成一个颠倒过来的正立的像。这些棱镜使双筒望远镜更紧密，因而也比普通望远镜更容易操作。双筒望远镜中光在物镜和目镜之间被两块棱镜反射四次。棱镜拉长了光线走过的距离，因而能在短短的筒内增加放大率。有了双筒望远镜，人们不必再睁一只眼闭一只眼地看世界了。
射电望远镜
天文学家们使用的射电望远镜，与普通望远镜相比有些特别，它不用透镜来收集光线，而是用一种表面呈弧型的，或“碟”型的天线收集肉眼看不见的电磁波。宇宙中的恒星等遥远天体不但发出可见光，也发出放射线，这也是一种电磁波，只不过肉眼看不见，当然也就拍摄不到照片。而射电望远镜却可以侦察到这种射线并记录下来。望远镜收到信号的波长和强度，可以告诉人们目标的成分以及“正在”进行的活动。之所以说“正在”，是因为人们看到的已经是很久很久以前发生的事了。从射电望远镜得到的情报，加上由光学望远镜取得的情报，可以透露目标的大部分情报，包括目标的运动速度及其成分。此外，根据各种天文仪器所取得的情报，还可以计算出这颗星与地球间的距离。