伽利略凭借望远镜观测到了太阳黑子、月球环形山、木星的卫星（伽利略卫星）、金星的盈亏等现象，这些现象有力地支持了哥白尼的日心说。伽利略的望远镜利用光的折射原理制成，所以叫做折射镜。
在现代天文学中，天文望远镜包括了射电望远镜、红外望远镜、X射线和伽马射线望远镜。天文望远镜的概念又进一步地延伸到了引力波、宇宙射线和暗物质的领域。日常生活中的光学望远镜又称“千里镜”。它主要包括业余天文望远镜、观剧望远镜和军用双筒望远镜。
天文望远镜发展趋势国际间的合作加强：尤其是以美国国家宇航局和欧洲宇航局及南方天文台为首的国际间合作越来越多。许多重大项目都需要国际间的携手合作，探测精度越来越高。由于光电器件的飞速发展，系统探测的灵敏度、信噪比等综合性能得到了极大的提高。
