17世紀荷蘭制造眼鏡的技術已經很精湛了，主要的工藝是磨制凸透鏡和凹透鏡。凸透鏡和凹透鏡經常與眼睛打交道，但是人們從來都沒有想到把凸透鏡和凹透鏡放在壹起使用。
17世紀初的壹天，荷蘭密特爾堡鎮壹家眼鏡店的主人科比斯赫，為檢查磨制出來的透鏡質量，把壹塊凸透鏡和壹塊凹透鏡排成壹條線，通過透鏡看去，發現遠處的教堂的塔好像變大而且拉近了，於是，他在無意中發現了望遠鏡原理。
科比斯赫馬上就明白了這壹發現是非常有用的。他把透鏡安放在壹根金屬管內適當的位置上，這就是世界上第壹架望遠鏡，當時被稱作“窺鏡”，大概取有窺視他人行蹤作用之意。當時荷蘭正與西班牙作戰，望遠鏡在荷、西戰爭中起了作用。荷蘭艦隊的戰艦上備有望遠鏡，能在敵艦發現他們之前就先行發現敵艦的動向，從而使荷蘭艦隊取得了戰爭的主動權。1609年荷蘭與西班牙休戰，望遠鏡解密。
望遠鏡發明的消息很快在歐洲各國流傳開了，意大利科學家伽利略得知這個消息之後，就自制了壹個。第壹架望遠鏡只能把物體放大3倍。壹個月之後，他制作的第二架望遠鏡可以放大8倍，三架望遠鏡可以放大到20倍。1609年10月他做出了能放大30倍的望遠鏡。伽利略制造的望遠鏡有兩架現在就收藏在意大利佛羅倫薩科學博物館。
就實質來說，望遠鏡只不過是擴大了的人眼。人眼的瞳孔只有六七毫米大小，而現代500厘米望遠鏡，聚光面積大約在20萬平方厘米左右。同肉眼所看到的恒星亮度比較起來，它的聚光能力使恒星的亮度增大100萬倍左右。望遠鏡延長了人眼的視線，實現了人類千裏眼的夢想。
伽裏略用自制的望遠鏡觀察夜空，第壹次發現了月球表面高低不平，覆蓋著山脈並有火山口的裂痕（有人認為這是隕石沖擊所造成的）。
幾乎同時，德國的天文學家開普勒也開始研究望遠鏡，他在《屈光學》裏提出了另壹種天文望遠鏡，與伽利略的望遠鏡不同，這種望遠鏡由兩個凸透鏡組成，比伽利略望遠鏡視野開闊。但開普勒沒有制造他所介紹的望遠鏡。沙伊納於1613~1617年間首次制作出了這種望遠鏡，他還遵照開普勒的建議制造了有3個凸透鏡的望遠鏡，把2個凸透鏡做的望遠鏡的倒像變成了正像。
沙伊納做了8臺望遠鏡，壹臺壹臺地去觀察太陽，無論哪壹臺都能看到相同形狀的太陽黑子。因此他打消了不少人認為黑子可能是透鏡上的塵埃引起的錯覺，證明了黑子確實是觀察到的真實存在。在觀察太陽時，沙伊納為鏡子裝上了特殊遮光玻璃，伽利略則因沒有加此保護裝置，使鏡片聚焦的巨大光能傷害了眼睛，最後幾乎失明。
荷蘭的惠更斯為了提高望遠鏡的精度，在1665年做了壹臺筒長近6米的望遠鏡，來探查土星的光環，後來又做了壹臺將近41米長的望遠鏡。
很多人都參加到制作望遠鏡的行列之中，牛頓使望遠鏡朝著不只是壹個光線收集器的方向邁出了第壹步。他發現，光線通過壹塊玻璃制成的三棱鏡可以被分解成包括有紅、橙、黃、綠、青、藍、紫色組成的壹條彩帶。牛頓稱其為“光譜”。這是因為光線從空氣射入玻璃和從玻璃射出空氣時受到偏折，或者說發生了“折射”。早期使用物鏡和目鏡的望遠鏡稱為折射望遠鏡，即使加長鏡筒，精密加工透鏡，也不能消除色像差。
牛頓曾認為折射望遠鏡的色像差不可救藥，後來證明是過分悲觀。1733年英國人哈爾制成壹臺消色差折射望遠鏡。1758年倫敦的寶蘭德也獨立研制了同樣的望遠鏡，他采用了折光率不同的玻璃分別制造凸透鏡子，把各自形成的有色邊緣相互抵消。而牛頓自己則於1668年發明了反射式望遠鏡，在這種望遠鏡中，他采用拋物面反向鏡代替透鏡來放大影像，這時，壹切波長的光線都受到同樣的反向，因而在反射時不會形成光譜，也就沒有色差出現了，從而解決了色像差的問題。第壹臺反射式望遠鏡非常小，望遠鏡內的反射鏡直徑只有2.5厘米，但是已經能清楚地看到木星的衛星、金星的盈虧等。1672年牛頓做了壹臺更大的反射望遠鏡，送給了英國皇家學會，至今還保存在皇家學會的圖書館裏。
反射式望遠鏡在天文觀測中發展很快。
望遠鏡最初最大的用處是觀察天體，人類借助望遠鏡幾乎考察遍了太陽系所有的行星，並投向更遙遠的太空。值得壹提的是，1857年意大利天文學家謝基用望遠鏡對火星觀察，他意外的發現了火星上的“海”與“海”之間似乎有壹些線條把它們連接在壹起，當然他的望遠鏡也很難看清楚這些線條是什麽，謝基發揮了他的想象力，他認為這些線條就是連接海與海之間的“水道”。1877年火星大沖，另壹位意大利天文學家沙帕雷裏這是觀察火星的好時機，當他把望遠鏡對準火星時，謝基所謂的水道，並不是彎彎曲曲的，而是平直且縱橫交錯的，於是他也突發奇想，認為這是人工開鑿的運河。他發表了壹篇題為“壹年可以狂妄壹次”的論文，看來他對自己的想法也還拿不準。但是他的論文卻引起了人們對火星的向往，壹時間有關火星的科幻小說層出不窮。雖然這只是人類對火星認識的壹個插曲，但是人類的火星熱壹直持續到今天。
望遠鏡在發現天王星、海王星、冥王星的過程中起了很大的作用。1781年3月13日移居英國的德國人威廉赫歇爾用自制的望遠鏡發現了天王星，但是他也拿不準，經過許多科學家的觀察和計算，認為威廉赫歇爾發現了太陽系第七個行星——天王星。
柏林天文臺的加勒博士用望遠鏡發現了太陽系的第八顆行星——海王星。冥王星的發現大體與海王星類似。
如今，望遠鏡的使用越來越普遍，野外觀察、劇場觀看……而潛望鏡、瞄準鏡、準直鏡也都是采用了望遠鏡的原理。看似平常的望遠鏡走過的發明之路卻是不尋常的，包含的技術內涵也是諸多的。顯微鏡的發明顯微鏡是人類各個時期最偉大的發明物之壹。在它發明出來之前，人類關於周圍世界的觀念局限在用肉眼，或者靠手持透鏡幫助肉眼所看到的東西。
顯微鏡把壹個全新的世界展現在人類的視野裏。人們第壹次看到了數以百計的“新的”微小動物和植物，以及從人體到植物纖維等各種東西的內部構造。顯微鏡還有助於科學家發現新物種，有助於醫生治療疾病。上圖：這是17世紀英國科學家羅伯特·胡克的顯微鏡。它有壹根內裝透鏡的簡易皮管，安放在壹個可調整的架子上。灌滿水的玻璃球用來把光聚焦到物體上。
最早的顯微鏡是16世紀末期在荷蘭制造出來的。發明者可能是壹個叫做劄恰裏亞斯·詹森的荷蘭眼鏡商，或者另壹位荷蘭科學家漢斯·利珀希，他們用兩片透鏡制作了簡易的顯微鏡，但並沒有用這些儀器做過任何重要的觀察。
後來有兩個人開始在科學上使用顯微鏡。第壹個是意大利科學家伽利略。他通過顯微鏡觀察到壹種昆蟲後，第壹次對它的復眼進行了描述。第二個是荷蘭亞麻織品商人安東尼·凡·列文虎克（1632年-1723年），他自己學會了磨制透鏡。他第壹次描述了許多肉眼所看不見的微小植物和動物。
1931年，恩斯特·魯斯卡通過研制電子顯微鏡，使生物學發生了壹場革命。這使得科學家能觀察到像百萬分之壹毫米那樣小的物體。1986年他被授予諾貝爾獎。