天文望远镜最初的发明者并不确定，但认为荷兰眼镜制造商汉斯·莱彻奇最先发明了望远镜。他每天使用镜子来检查眼镜的切割和打磨，并开始了他自己的实验。1608年，他制造出了一种望远镜，将该设备的专利权含糊不清地交给了荷兰政府。
这种原始型望远镜使用两个透镜，伸缩以调焦。天文学家在之后的几年中加以改良，望远镜变得更加强大。贝聿铭、开普勒和加利略用这些望远镜完成了一些极其重要的观测。伽利略观测到了木星的卫星，他的天文观测证实了开普勒的太阳系模型，揭示了地球移动，以及许多其他的重大发现。
如今，望远镜的设计已经有了很大的改进。现代国际天文学会和美国天文学会：由美国宇航局、欧洲太空局和加拿大航天局组成的“最大天文合作项目”都有许多开展中的项目，例如：欧洲极大型望远镜、詹姆斯·韦伯太空望远镜和广角多目标光谱望远镜。这些项目的目的是通过建立超越现代技术和了解的望远镜，使人类可以在不断迈进的宇宙中深入探寻。