천체망원경은 크게 굴절망원경과 반사망원경, 그리고 반사-굴절식 망원경으로 분류된다. 굴절망원경은 대물부에 볼록렌즈가 사용되며 반사망원경은 렌즈 대신 오목 포물면 거울을 사용된다. 한편 반사-굴절식 망원경은 굴절망원경과 반사망원경의 장점만을 취해 고안된 망원경으로서 독특한 형태를 하고 있다.

굴절망원경

    대물부에 볼록렌즈가 사용된 망원경이다. 경통이 밀폐되어 있어서 내부의 공기 유동이 적어 상이 안정되고 해상력이 뛰어나며, 따라서 고배율 관측에 유리하다. 반면에 대물렌즈의 색수차가 크게 문제시되는 단점이 있어서 이를 보정하는 특별한 렌즈가 요구되며 이 때문에 구경이 커지면 값이 매우 비싸게 된다.
    굴절망원경에는 접안렌즈에 오목렌즈를 사용하는 갈릴레오식과, 볼록렌즈를 사용하는 케플러식이 있다.
    갈릴레오식은 정립상이어서 지상 관측에 용이하나 시야가 좁아서 현재는 거의 사용되지 않는다. 즉, 대부분의 천체망원경은 접안렌즈가 볼록렌즈인 케플러식이다. 케플러식은 상하좌우가 거꾸로 바뀌는 도립상이 생기며 접안렌즈의 개량과 함께 탁월한 상을 얻을 수 있다.

   (1) 갈릴레이식 망원경

    1610년 갈릴레이에 의해 최초의 천체망원경이 만들어 졌는데 이 망원경이 굴절 망원경이다. 이때는 한 장의 볼록렌즈를 대물렌즈로 하고, 접안렌즈는 오목렌즈를 사용한 것으로서, 이것을 갈릴레이형이라 한다. 이 망원경은 시야가 좁고, 또한 배율도 5～6배 정도 밖에 되지 않으므로 지금은 오페라 글라스 정도로 밖에는 사용하지 않는다.

   (2) 케플러식 망원경

    오늘날 흔히 굴절망원경이라고 하는 것은 갈릴레오형이 아니라, 케플러가 고안한 두 개의 볼록렌즈로 된 케플러형을 말한다.
    케플러형 망원경은 시야도 넓고 또 배율도 크게 할 수 있어서 좋으나 갈릴레오형과 마찬가지로 대물렌즈가 한 장의 렌즈로 되어 있어서 상에 색깔이 생겨난다. 색깔이 생기는 이유는 아무리 렌즈를 곡면으로 고르게 깎았다 하더라도 우리가 보는 가시광선의 파장에 따라 초점의 위치가 달라지기 때문이다.