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）。

折反射式望遠鏡：折反射式望遠鏡是在卡塞格林反射式望遠鏡的前方加裝矯正鏡建造的望遠鏡。折反射式望遠鏡又可以分為施密特-卡塞格林式（簡稱施卡/S-C）和馬克蘇托夫-卡塞格林式（簡稱馬卡/M-C），其主要區別在于矯正鏡。折反射式望遠鏡兼顧了折射鏡和反射鏡的優點，色差小、呈像明亮。

反射式望遠鏡：反射式望遠鏡主要采用一塊拋物面反射鏡作為主鏡，望遠鏡焦點位于主鏡前方。牛頓在磨制透鏡多次失敗的情況下決定用反射鏡代替透鏡作為主鏡，并用一塊平面鏡將光線從側面引出鏡筒，發明了牛頓式反射望遠鏡。


伽利略憑借望遠鏡觀測到了太陽黑子、月球環形山、木星的衛星（伽利略衛星）、金星的盈虧等現象，這些現象有力地支持了哥白尼的日心說。伽利略的望遠鏡利用光的折射原理制成，所以叫做折射鏡。