按觀測波段分類：射電望遠鏡、紅外望遠鏡、光學望遠鏡（可見光望遠鏡）、紫外望遠鏡、X射線望遠鏡和γ射線望遠鏡。下面我們主要介紹一下常見的光學望遠鏡和射電望遠鏡。光學天文望遠鏡主要觀測可見光波段，具體說就是波長在380nm（納米）-750nm的光，也就是我們肉眼可見的赤橙黃綠青藍紫。其實我們生活的環境中存在著各種波段的光，只是有些我們肉眼不可見罷了。光學望遠鏡按光路設計又可分：折射式望遠鏡（伽利略式、開普勒式）、反射式望遠鏡（牛頓式、卡塞格林式）和折反射式望遠鏡（施密特-卡塞格林、馬克蘇托夫-卡塞格林）。
天文望遠鏡是觀測天體、捕捉天體信息的主要工具。從1609年伽利略制作第一臺望遠鏡開始，望遠鏡就開始不斷發展，從光學波段到全波段，從地面到空間，望遠鏡觀測能力越來越強，可捕捉的天體信息也越來越多。目前，人類在電磁波段、中微子、引力波、宇宙射線等方面均有望遠鏡。
