以透镜为物镜的望远镜称为折射望远镜。即使将镜筒加长，对镜头进行加工，也无法消除色差。牛顿曾认为折射望远镜的色差是无法治愈的，但后来被证明过于悲观。1668年，他发明了反射式望远镜，解决了色差问题。
望远镜里的镜子直径只有2.5厘米，但它能清楚地看到木星的月亮和金星的盈亏。1672年，牛顿制造了一个更大的反射望远镜，并把它交给了英国一个学会，它现在仍保存在皇家学会图书馆里。1733年，英国人制造了一台消色差折射望远镜。
1758年，波兰在伦敦制造了同样的望远镜。他用不同折射率的玻璃分别制作凸透镜和凹透镜，使它们的彩色边互相偏移。然而，制作一个大的镜头并不容易。目前，世界上很大的折射望远镜直径为102厘米，安装在阿德斯天文台。
战后，反射式望远镜在天文观测中发展迅速。1950年，在帕洛马山上安装了一台直径为5.08米的海尔反射望远镜。1969年，前苏联北高加索的帕斯图霍夫山上安装了直径6米的镜子。1990年，美国宇航局将哈勃太空望远镜送入轨道。
