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。
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。
天文望远镜发展趋势与其它学科的关联越来越大：现代天文望远镜的发展使工艺和技术发展到了极点。当代的许多技术如电子技术、计算机技术、激光技术、核辐射技术等都被应用到天文望远镜中来。传统的望远镜实现了更新换代，以多镜面的拼合并结合主动光学和自适应光学技术，制造出突破单面镜极限的大口径望远镜射电干涉仪和综合孔径射电望远镜的问世，大大提高了解析度，实现了射电成像。
