望远镜是一种光学仪器，通过使用透镜或曲面镜和透镜的排列，或通过发射、吸收或反射电磁辐射来观察远处物体的各种设备，使远处物体看起来被放大。最早的实用望远镜是17世纪初荷兰发明的折射式望远镜，使用的是玻璃透镜。它们在地面应用和天文学中都有应用。
使用镜子收集和聚焦光线的反射式望远镜是在第一台折射式望远镜出现后的几十年内发明的。在20世纪，许多新型望远镜被发明出来，包括20世纪30年代的射电望远镜和60年代的红外望远镜。望远镜这个词现在指的是能够探测电磁波谱不同区域的各种仪器，在某些情况下还包括其他类型的探测器。
光学望远镜主要从电磁波谱的可见光部分收集和聚焦光线（尽管有些工作在红外和紫外波段）。光学望远镜增加了遥远物体的视角大小以及它们的视亮度。为了观察、拍摄、研究图像并将其发送到计算机，望远镜通过使用一个或多个弯曲的光学元件（通常由玻璃透镜和/或镜子制成）来收集光和其他电磁辐射，以将该光或辐射带到焦点。光学望远镜用于天文学和许多非天文仪器，包括：经纬仪（包括中星仪）、瞄准镜、单筒望远镜、双筒望远镜、照相机镜头和望远镜
射电望远镜是用于射电天文学的定向射电天线。碟形天线有时由开口小于所观察波长的导电金属丝网构成。多元射电望远镜由成对或更大的碟形天线组构成，以合成大的“虚拟”孔径，其大小与望远镜之间的间隔相似。这个过程被称为孔径合成。截至2005年，目前记录的阵列大小是地球宽度的许多倍——利用基于空间的甚长基线干涉测量（VLBI）望远镜，如日本HALCA（高度先进的通信和天文学实验室）VSOP（VLBI空间观测计划）卫星。孔径合成现在也应用于使用光学干涉仪（光学望远镜阵列）的光学望远镜和单反射望远镜的孔径掩蔽干涉测量法。射电望远镜也用于收集微波辐射，当任何可见光被阻挡或微弱时，例如来自类星体的可见光，射电望远镜用于收集辐射。一些射电望远镜被SETI和阿雷西博天文台等项目用来寻找外星生命。
更高能量的X射线和伽马射线望远镜避免完全聚焦，并使用编码孔径掩模：掩模产生的阴影图案可以重建以形成图像。
X射线和伽马射线望远镜通常安装在地球轨道卫星或高空飞行的气球上，因为地球的大气层对电磁波谱的这一部分是不透明的。然而，高能X射线和伽马射线的成像方式与可见光波段的望远镜不同。这种类型的望远镜的一个例子是费米伽马射线太空望远镜。
比常规伽马射线波长更短、频率更高的极高能量伽马射线的探测需要进一步专业化。这种类型的天文台的一个例子是VERITAS。非常高能量的伽马射线仍然是光子，如可见光，而宇宙射线包括电子、质子和较重的原子核等粒子。
望远镜支架是支撑望远镜的机械结构。望远镜支架的设计是为了支撑望远镜的质量，并允许仪器的精确指向。多年来，人们已经开发出了许多种支架，其中大部分精力都投入到了能够在地球自转时跟踪恒星运动的系统中。
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