Aujourd'hui, les plus grands télescopes du monde ont des capacités exceptionnelles. Certains utilisent la technologie des miroirs segmentés et ont un diamètre très grand, comme le télescope Gran Telescopio Canarias (GTC) de 10,4 mètres situé à La Palma, dans les îles Canaries, et les deux télescopes Keck de 10 mètres situés à Hawaii. D'autres, bien que leur diamètre ne soit pas très grand, fonctionnent ensemble comme un grand télescope. C'est le cas des quatre télescopes de 8,2 mètres et des quatre télescopes de 1,8 mètres de l'ESO, qui offrent une capacité de collecte de lumière équivalente à celle d'un télescope de 16 mètres, avec une résolution 25 fois supérieure à celle d'un télescope individuel.
À quoi ressembleront les télescopes de nouvelle génération ? Héritier de la technologie des miroirs segmentés, le TMT (Thirty Meter Telescope) dont la construction est prévue pour 2020 aura un diamètre de 30 mètres et sera composé de 492 petits miroirs. L'E-ELT (European Extremely Large Telescope) devrait être composé de 798 petits miroirs et avoir un diamètre de 39,3 mètres, soit l'équivalent d'un demi-terrain de football. Une telle capacité de collecte de lumière sera 15 fois supérieure à celle des plus grands télescopes optiques actuels. Le mode de collaboration de plusieurs télescopes se développe également, comme pour le GMT (Giant Magellan Telescope), dont le miroir principal sera composé de sept miroirs de 8,4 mètres de diamètre, avec une capacité de collecte de lumière équivalente à un diamètre de 21 mètres et une résolution équivalente à un diamètre de 24 mètres.
Depuis l'achèvement du télescope LAMOST en Chine, les télescopes à grand diamètre et à grand champ de vision sont de plus en plus appréciés. Le télescope LSST en construction sera l'un des meilleurs d'entre eux. Ce télescope, doté d'un miroir principal de 8,4 mètres de diamètre, aura également un champ de vision de 3,5°. Il adopte une conception unique avec un miroir principal et deux miroirs secondaires, soit un miroir secondaire de plus que les autres télescopes, bien que ce miroir secondaire supplémentaire réduise le diamètre effectif du télescope, il élargit considérablement son champ de vision. Le LSST effectuera des observations de ciel entier et fera de nouvelles découvertes parmi les étoiles.