光学天文望远镜观测的光是由恒星发出的，但这其中许多恒星都早已不存在，我们看到的是几十亿年前发出的光。光学天文望远镜又分为反射式、反射式和折反射式天文望远镜。顾名思义，折射式望远镜的原理是利用凸透镜的成像原理，看到的也是实像;反射式望远镜的原理是利用平面镜反射，看到的是虚像;折反式望远镜是将二者结合在一起，看到的也是虚像。
望远镜起源于眼镜。人类在约700年前开始使用眼镜。公元1300年前后，意大利人开始用凸透镜制作老花镜。公元1450年左右，近视眼镜也出现了。1608年，荷兰眼镜制造商汉斯·里帕希（H.Lippershey）的一个学徒偶然发现，将两块透镜叠在一起可以清楚看到远处的东西。
天文望远镜是观测天体、捕捉天体信息的主要工具。从1609年伽利略制作第一台望远镜开始，望远镜就开始不断发展，从光学波段到全波段，从地面到空间，望远镜观测能力越来越强，可捕捉的天体信息也越来越多。目前，人类在电磁波段、中微子、引力波、宇宙射线等方面均有望远镜。
1608年，荷兰的一位眼镜商汉斯·利伯希偶然发现用两块镜片可以看清远处的景物，受此启发，他制造了人类历史上的第一架望远镜。1609年意大利佛罗伦萨人伽利略·伽利雷发明了40倍双镜望远镜，这是第一部投入科学应用的实用望远镜。
