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）。
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。
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。
