望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。
按观测波段分类：射电望远镜、红外望远镜、光学望远镜（可见光望远镜）、紫外望远镜、X射线望远镜和γ射线望远镜。下面我们主要介绍一下常见的光学望远镜和射电望远镜。光学天文望远镜主要观测可见光波段，具体说就是波长在380nm（纳米）-750nm的光，也就是我们肉眼可见的赤橙黄绿青蓝紫。其实我们生活的环境中存在着各种波段的光，只是有些我们肉眼不可见罢了。光学望远镜按光路设计又可分：折射式望远镜（伽利略式、开普勒式）、反射式望远镜（牛顿式、卡塞格林式）和折反射式望远镜（施密特-卡塞格林、马克苏托夫-卡塞格林）。
常用的双筒望远镜还为减小体积和翻转倒像的目的，需要增加棱镜系统，棱镜系统按形的方式如果式不同可分为别汉棱镜系统（也就是斯密特-别汉屋脊棱镜系统）和保罗棱镜系统（也称普罗棱镜系统），两种系统的原理及应用是相似的。
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。
