17世紀初的壹天，荷蘭小鎮上壹家眼鏡店的老板漢斯·利珀希(Hans Lippershey)把壹個凸透鏡和壹個凹透鏡排成壹條線，檢查磨出來的鏡片質量。透過鏡頭看去，他發現遠處的教堂尖頂似乎越來越近，於是意外發現了望遠鏡的秘密。1608年，他為自己制作的望遠鏡申請了專利，並遵照當局的要求，制造了壹架雙筒望遠鏡。據說鎮上有幾十個眼鏡商聲稱發明了望遠鏡，但壹般認為李侃如是望遠鏡的發明者。
發明望遠鏡的消息很快就在歐洲國家傳開了。意大利科學家伽利略得知消息後，自己做了壹個。第壹架望遠鏡只能把物體放大三倍。壹個月後，他做的第二臺望遠鏡可以放大8倍，第三臺望遠鏡可以放大20倍。1609 10年6月，他做了壹架放大30倍的望遠鏡。伽利略用自制的望遠鏡觀測夜空，首次發現月球表面凹凸不平，布滿山脈，布滿隕石坑。此後發現了木星的四顆衛星和太陽的黑子運動，得出了太陽在自轉的結論。幾乎與此同時，德國天文學家開普勒開始研究望遠鏡。他在彎曲光學中提出了另壹種天文望遠鏡，它由兩個凸透鏡組成。與伽利略的望遠鏡不同，它的視野比伽利略望遠鏡更廣。但是開普勒沒有做出他介紹的望遠鏡。薩迦娜在1613-1617之間首次制作了這種望遠鏡。他還根據開普勒的建議制作了帶有第三個凸透鏡的望遠鏡，把兩個凸透鏡組成的望遠鏡的倒像變成了正像。薩迦納做了八個望遠鏡，壹個用來觀測太陽，無論哪壹個都能看到形狀相同的黑子。因此，他打消了很多人認為太陽黑子可能是鏡頭上的灰塵造成的錯覺，證明了太陽黑子確實是被觀測到的真實存在。觀測太陽時，薩吉納安裝了特殊的遮光玻璃，但伽利略沒有加這個防護裝置。結果他傷了眼睛，最後幾乎失明。荷蘭的惠更斯在1665年做了壹個管長近6米的望遠鏡來探索土星環，後來又做了壹個管長近41米的望遠鏡。
使用透鏡裁剪鏡的望遠鏡叫做折射望遠鏡。即使加長鏡筒，精密加工鏡片，也無法消除色差。牛頓曾經認為折射式望遠鏡的色差是無可救藥的，結果證明太悲觀了。1668年，他發明了反射式望遠鏡，解決了色差問題。第壹反望遠鏡很小，望遠鏡裏的鏡子口徑只有2.5厘米，但木星的衛星和金星的盈虧都能看得很清楚(見附圖1)。1672年，牛頓做了壹個更大的反射式望遠鏡，送給了皇家學會，至今還保存在皇家學會的圖書館裏。1733年，英國人哈爾制造了第壹臺消色差折射望遠鏡。1758年，倫敦的博蘭也制作了同樣的望遠鏡。他用不同折射率的玻璃分別制作凸透鏡和凹透鏡，以抵消它們形成的有色邊緣。但是，做壹個大鏡頭並不容易。目前世界上最大的折射望遠鏡直徑為102 cm，安裝在亞迪斯天文臺。1793年，英國威廉·赫歇爾制作了反射式望遠鏡。反射器的直徑為130厘米，由銅錫合金制成，重1噸。英國威廉·帕森思於1845年制造的反射望遠鏡，反射鏡的直徑為1.82米..1917年，美國加州威爾遜山天文臺建造了胡克望遠鏡。它的主鏡光圈是100英寸。埃德溫·哈勃就是用這臺望遠鏡發現了宇宙正在膨脹這壹驚人的事實。1930年，德國人伯恩哈德·施密特綜合了折射望遠鏡和反射望遠鏡的優點(折射望遠鏡像差小但有色差，尺寸越大越貴；反射式望遠鏡沒有色差，而且成本低，反射鏡可以做得很大，但是有色差)，做出了第壹臺折疊式反射式望遠鏡。
戰後，反射式望遠鏡在天文觀測方面發展迅速。1950年，帕洛馬山上安裝了直徑5.08米的海爾反射式望遠鏡。1969年，在前蘇聯北高加索的帕斯圖霍夫山上安裝了壹個直徑為6米的反射器。1990年，美國國家航空航天局將哈勃太空望遠鏡送入軌道。但由於鏡面故障，直到1993宇航員完成太空修復，更換了鏡頭，哈勃太空望遠鏡才開始充分發揮作用。由於可以不受地球大氣層的幹擾，哈勃望遠鏡的圖像清晰度是地球上同類望遠鏡的10倍。1993年，美國在夏威夷莫納克山上建造了直徑為10米的凱克望遠鏡，其鏡面由36面直徑為1.8米的鏡面組成。2001位於智利的歐洲南方天文臺研制出了“VLT”，由4臺8米口徑望遠鏡組成，聚光能力相當於壹臺16米反射式望遠鏡。現在，壹批在建的望遠鏡已經開始攻擊莫納克亞山上的白巨人兄弟。這些新的競爭對手包括直徑為30m的加州極大望遠鏡(CELT)、直徑為20m的巨型麥哲倫望遠鏡(GMT)和直徑為100m的壓倒性大望遠鏡(OWL)。他們的支持者指出，這些新望遠鏡不僅可以提供圖像質量遠好於哈勃的太空圖片，還可以收集更多的光線，了解更多關於6543.8+00億年前星系形成時的初始恒星和宇宙氣體，並清楚地看到遙遠恒星周圍的行星。