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。

光學天文望遠鏡觀測的光是由恒星發出的，但這其中許多恒星都早已不存在，我們看到的是幾十億年前發出的光。光學天文望遠鏡又分為反射式、反射式和折反射式天文望遠鏡。顧名思義，折射式望遠鏡的原理是利用凸透鏡的成像原理，看到的也是實像;反射式望遠鏡的原理是利用平面鏡反射，看到的是虛像;折反式望遠鏡是將二者結合在一起，看到的也是虛像。

1608年，荷蘭的一位眼鏡商漢斯·利伯希偶然發現用兩塊鏡片可以看清遠處的景物，受此啟發，他制造了人類歷史上的第一架望遠鏡。1609年意大利佛羅倫薩人伽利略·伽利雷發明了40倍雙鏡望遠鏡，這是第一部投入科學應用的實用望遠鏡。