De acuerdo con la estructura óptica, los telescopios astronómicos se pueden dividir en dos categorías principales: refractores y reflectores. Los primeros telescopios utilizaron la refracción de la luz por una lente transparente para obtener imágenes, que se conocían como "telescopios refractores ". El telescopio refractivo que Galileo usó por primera vez para observaciones astronómicas se llamó el telescopio "Galileo". Existen muchos tipos de aberraciones en los telescopios refractores, especialmente una aberración llamada "aberración cromática" que puede ser un defecto natural en los telescopios refractores, que puede convertir un punto en una mancha de color. En ese momento, la forma de reducir la aberración cromática era alargar la distancia focal, por lo que la gente hizo muchos telescopios de refracción con cuerpos de espejo muy largos, como el famoso astrónomo del siglo XVII Hevelius, un telescopio de refracción de más de 40 metros de largo, que es muy inconveniente de usar.
La aberración cromática es causada por los diferentes índices de refracción del vidrio para la luz de diferentes colores. Newton descubrió la forma de superar por completo la aberración cromática, no permitiendo que la luz se refractara en el interior del vidrio, sino que se imagen a través de la reflexión de un espejo cóncavo En consecuencia, Newton diseñó un telescopio, más tarde llamado el telescopio "Newtoniano", que no usaba una lámina de vidrio transparente, sino un espejo esférico cóncavo. El espejo esférico, al igual que la lente, también puede concentrar la luz, y los telescopios hechos con él se llaman "telescopios reflectantes".
Newton predijo que los telescopios refractores no resolverían el problema de la aberración cromática. Sin embargo, más tarde, las personas combinaron diferentes tipos de vidrio para hacer telescopios de refracción acroicos e incluso telescopios de aberración acroica retrógrada avanzados. Estos telescopios tomaron imágenes más agudas que los telescopios reflectantes de la época, con un campo de visión de observación más amplio, y se convirtieron en herramientas afiladas para la astrofotografía y la astrometría.
Sin embargo, a medida que las personas necesitan telescopios de apertura cada vez más grande para detectar objetos distantes débiles, los telescopios de refracción se vuelven más allá de su alcance. Debido a que la luz debe entrar en el interior del vidrio, esto requiere una alta calidad interna de la lente; la lente objetivo del telescopio acroico contiene al menos dos lentes, por lo que es necesario moler cuatro superficies; la lente es gruesa y pesada, lo que no solo aumenta la carga del cañón de la lente, sino que también absorbe seriamente la luz. Actualmente, el telescopio de refracción más grande del mundo, con un calibre de 1,02 metros, fue construido hace más de 100 años y está instalado en el Observatorio Yeckes en los Estados Unidos. Desde entonces no se han intentado construir telescopios refractores más grandes.
Por el contrario, los telescopios reflectantes no absorben seriamente la luz, y son mucho más simples de fabricar y pueden hacer un gran diámetro, por lo que se han convertido en la elección de la mayoría de los observatorios astronómicos del mundo de hoy. A mediados del siglo XX, los telescopios de reflexión de 5 metros se pusieron en marcha para la observación y trajeron muchos descubrimientos importantes. A finales del siglo XX, las personas hicieron telescopios de reflexión de 10 metros, y ahora los científicos están trabajando duro para desarrollar telescopios de reflexión de 30 metros o incluso 40 metros de calibre. Entre los telescopios profesionales con el "calibrador como rey", los telescopios reflectantes se han convertido en el mundo.