透過折射，來對光線進行加工天文望遠鏡因為其口徑大於肉眼瞳孔直徑,所以能彙集更多的光,看到更暗的天體.顯然,同樣亮度的天體越遠其亮度就越暗,所以望遠鏡就能看到相對來說更遠的天體.不過,並不是說明在這個範圍內所有的天體多能看見,比如使用了一天天文望遠鏡看到了M87,幾千萬光年,但是並不說明看看到比他近的矮星系,恆星的天體.望遠鏡能看到的是更暗的天體而不是更遠的天體.

一種，開普勒結構：就是兩個放大鏡，物鏡是放大倍數小的，目鏡是放大倍數大的。這種結構視野寬，倍數容易大，材料也好找。但是，如果你沒有稜鏡，那麼成的像是倒的。（注意這點）另一種，就是伽利略結構：一個放大鏡，倍數小點的，是物鏡。一個凹透鏡，度數大的，是目鏡。優點，成的像是正的。缺點——上述方法中的優點一一相對應。

哈勃太空望遠鏡是在地球大氣層外執行的一臺天文望遠鏡，它的工作原理與現代光學天文望遠鏡的原理是一樣的，都是透過鏡頭，接收來自遠處的光訊號，轉化成電訊號後儲存的儲存器內，再轉換成影象。我們知道，要拍攝到遠處的影象，一是要求光訊號要足夠強，二是訊號源要穩定。哈勃太空望遠鏡能夠拍攝到清晰的深空影象，主要有兩個原因。一是它是在大氣層外工作，影像不會受到大氣湍流的擾動，視相度絕佳又沒有大氣散射造成的背景光，因而影象非常清晰，不會有地面望遠鏡拍攝像片時無法避免的光源擴散現象。二是不論是拍攝還是影象的多次傳送和轉換，都是用數字化訊號，避免了電訊號的衰減和失真。因此，影象的清晰度比地面上所有的光學天文望遠鏡都要好。至於哈勃太空望遠鏡為什麼能夠“看”得那麼深遠，原因還是不受大氣層的影響。在沒有大氣層影響時，哈勃太空望遠鏡的鏡頭能夠長時間定位於某一片空間，接收並積累遠處的光訊號，直到形成足夠亮度的影象。在地面上，雖然也可以長時間定位曝光，但由於大氣湍流擾動和光線透過大氣層時的衰減，光源太弱時，地面天文望遠鏡是無法拍攝到清晰的深空影象的。勉強拍攝，也只是一片光斑，看不清細節。而在真空環境中，光線再弱，也不會有散射、折射和衰減，理論上可以用無限長的曝光時間

望遠鏡口徑越大，就能收集到越多的天體輻射，聚光本領越強，解析度越高，最大的望遠鏡可以觀測到大約l000億個星系。光學望遠鏡的口徑己從當初的幾釐米發展到現在的l0米。