广义上的望远镜不仅仅包括工作在可见光波段的光学望远镜，还包括射电，红外，紫外，X射线，甚至γ射线望远镜。我们探讨的只限于光学望远镜。
1609年，伽利略制造出第一架望远镜，至今已有近四百年的历史，其间经历了重大的飞跃，根据物镜的种类可以分为三种：
1.折射望远镜：分为伽利略结构和开普勒结构两类。其中，伽利略结构历史最悠久，其目镜为凹透镜，能直接成正立的像，但是视场小，一般为民用 的2——4倍的儿童玩具采用。而绝大多数常见的望远镜都是开普勒结构，其目镜一般是凸透镜或透镜组，由于其光路中有实象，可以安装测距或瞄准分划板用来测量距离。但是简单的开普勒结构所成的像是倒立的，需要在光路内加上正像系统使其正过来，常见的正像系统为普罗棱镜或屋脊棱镜，既起到正像的作用，又使光路折回，缩短整机长度。
2.反射镜作物镜的望远镜：反射望远镜光学性能的重要特点是没有色差。其他像差在理论上虽然可以得到消除，但工艺复杂，实用的反射望远镜为了避免像差，视场一般比较小，可以通过像场改正透镜扩大视场。反射镜的材料要求膨胀系数小，应力较小和便于磨制。镜面通常镀铝，在红外区及紫外区都能得到较好的反射率。反射望远镜的镜筒一般比较短，便于支撑。现代高科技反射望远镜还具有镜面自适应光学系统和主动光学系统，可以补偿大气扰动干扰和镜面应力及风力引起的变形抖动。
反射望远镜中常用的有主焦点系统、牛顿系统、卡塞格林系统、格里高里系统、 折轴系统等，通过镜面的变换，在同一个望远镜上可以分别获得主焦点系统（ 或牛顿系统）、卡塞格林系统和折轴系统。这些系统的焦点，分别称为主焦点、牛顿焦点、卡塞格林焦点、格里高里焦点和折轴焦点等。单独用上述一个系统 作望远镜时，分别称为牛顿望远镜、卡塞格林望远镜、格里高里望远镜、折轴望远镜。 大型光学反射望远镜主要用于天体物理研究，特别是暗弱天体的分光、测光以及照相工作。
3.折反射望远镜的物镜是由折射镜和反射镜组合而成。主镜是球面反射镜，副镜是一个透镜，用来矫正主镜的像差。此类望远镜视场大，光力强，适合观测流星，彗星，以及巡天寻找新天体。根据副镜的形状，折反射镜又可以分为施密特结构和马克苏托夫结构，前者视场大，像差小；后者易于制造。
