Premièrement, les types de télescopes sont classés selon le type de rayonnement électromagnétique (EM) qu’ils sont utilisés pour observer. La plupart des types de télescopes sont des télescopes optiques, qui observent la partie visible du spectre EM, suivis des radiotélescopes, des télescopes infrarouges, des télescopes à rayons gamma et des télescopes à rayons X. Seules la lumière visible et les ondes radio sont facilement observables depuis la surface de la Terre — la plupart des autres types de rayonnement électromagnétique sont bloqués par l’atmosphère terrestre. Ce rayonnement doit donc être largement observé à l’aide de télescopes de type spatial, comme le télescope spatial Spitzer récemment lancé, exclusivement consacré à la lumière infrarouge.
Bien que la technologie de base nécessaire à la construction d’un télescope, les lentilles polies, soit répandue depuis le XIe siècle, ce n’est qu’en 11 que plusieurs fabricants de lentilles néerlandais, notamment Hans Lippershey, fabriquèrent les premiers télescopes fonctionnels. Ces « lunettes de perspective hollandaises » n’ont agrandi les objets que d’un facteur trois. Galileo Galilei a entendu le concept de base lors d’un voyage à Venise en mai 1608 et a recréé le télescope de manière indépendante, pour finalement proposer une version qui pourrait grossir les objets d’un facteur 1609. Ces premiers télescopes étaient de nature réfractante, ce qui signifie qu’ils utilisaient exclusivement des lentilles ( un convexe et un concave) pour agrandir l’image et augmenter sa luminosité apparente.
Les télescopes à réfraction ont été les premiers grands types de télescopes, restant populaires pendant des centaines d’années. Mais il y avait une limite à leur puissance. Ces télescopes nécessitaient des objectifs de plus en plus grands pour devenir plus puissants, mais la fabrication d’un objectif de haute qualité devient exponentiellement plus difficile avec la taille, en raison des minuscules imperfections du verre et de l’« affaissement de l’objectif » causé par la force de gravité agissant sur l’objectif.
En 1688, Isaac Newton créa le premier télescope à réflexion pratique, destiné à résoudre le problème de l’aberration chromatique universelle parmi les télescopes réfractifs de l’époque. Le télescope à réflexion a introduit un autre spécimen parmi les types de télescopes disponibles pour les premiers scientifiques. Les télescopes à réflexion peuvent être rendus beaucoup plus puissants que les types de télescopes à réfraction, car il est plus facile de fabriquer de grands miroirs parfaits que des lentilles. Certains télescopes modernes, appelés télescopes catadioptriques, utilisent une combinaison de miroirs et de lentilles pour résoudre les objets, mais les télescopes réfléchissants sont toujours les plus courants.