Quién inventó precisamente el telescopio es una pregunta algo confusa. Desde antes de la historia registrada, la gente ha estado jugando con lentes simples hechos de cristal de roca (cuarzo), y parece que el concepto básico de un telescopio fue reconocido en 1230 o antes. A finales del siglo XIII, se inventaron las lentes convexas para corregir la hipermetropía, mientras que las lentes cóncavas para la miopía fueron inventadas en 13 por Nicolás de Cusa. Dado que un telescopio básico es solo una combinación de una lente convexa y cóncava en un tubo de montaje, la posibilidad básica estaba ahí. De hecho, varios escritos de finales del siglo XVI en Inglaterra insinúan que los telescopios pueden haber sido desarrollados y utilizados allí por al menos algunas personas.
Sin embargo, no fue hasta 1608 en los Países Bajos que los telescopios realmente despegaron. El mérito de inventar el telescopio tradicionalmente es para tres personas: Hans Lippershey y Zacharias Janssen, fabricantes de anteojos que trabajan juntos en la ciudad de Middleburg, y Jacob Metius de Alkmaar. Poco después de esto, los telescopios comenzaron a producirse en mayor número y se extendieron por Europa como artículos novedosos. Por lo tanto, 1608 es el año oficialmente reconocido para la invención del telescopio. Estos primeros telescopios solo aumentaron los objetos lejanos en un factor de aproximadamente tres.
Cuando los telescopios aún eran extremadamente nuevos, en 1609, el astrónomo y físico italiano que pronto sería famoso, Galileo Galilei, escuchó sobre el concepto operativo básico detrás del telescopio mientras visitaba la ciudad de Venecia. Tan pronto como regresó a su casa en Padua, inmediatamente construyó uno, simplemente colocando una lente convexa y cóncava en un tubo. Hizo una versión mejorada y se la mostró al señor de Venecia, Leonardo Donato, quien quedó muy impresionado. A partir de entonces, Galileo se conformó de por vida en su cátedra y su salario se duplicó.
Galileo mejoró el telescopio hasta que tuvo un poder de aumento de treinta y tres diámetros. Luego usó su telescopio para descubrir las lunas de Júpiter, manchas en el Sol, las fases de Venus y las colinas y valles de la Luna. Estos descubrimientos lo hicieron famoso hasta el día de hoy y, por lo tanto, los telescopios de este diseño todavía se llaman telescopios galileanos.
El otro tipo principal de telescopio, el telescopio reflector, fue inventado por el topógrafo inglés Leonard Digges a mediados del siglo XVI, pero era relativamente poco práctico y nunca se generalizó en su época. Se dejó en manos de Isaac Newton, el gran físico, que en 16 construyó el primer telescopio reflector práctico.