Les télescopes astronomiques peuvent être divisés en deux catégories : réfraction et réflexion en fonction de leur structure optique. Les premiers télescopes utilisaient l'effet de réfraction de la lumière par une lentille transparente pour imager, ce qui était un « télescope de réfraction ». Le premier télescope à réfraction utilisé par Galilée pour les observations astronomiques est appelé le télescope « galiléen ». Il existe de nombreuses aberrations dans les télescopes réfractifs, en particulier une aberration appelée « aberration chromatique » peut être considérée comme un défaut inné des télescopes réfractifs, il peut transformer un point en une tache de couleur.À cette époque, la seule façon de réduire l'aberration chromatique était d'allonger la distance focale, de sorte que les gens ont fabriqué de nombreux télescopes de réfraction avec un corps de miroir extrêmement long, par exemple, un télescope de réfraction fabriqué par le célèbre astronome Hevelius au XVIIe siècle, jusqu'à plus de 40 mètres de long, ce qui est très inconfortable à utiliser.
L'aberration chromatique est causée par les différents indices de réfraction du verre pour la lumière de différentes couleurs. Newton a trouvé un moyen de surmonter complètement les aberrations chromatiques en laissant la lumière ne pas être réfractée à l'intérieur du verre, mais plutôt imagée par la réflexion d'un miroir concave. En conséquence, Newton a conçu un télescope, plus tard appelé un télescope « newtonien », ce type de télescope n'utilisait pas de verre transparent, mais un miroir sphérique concave. Un miroir sphérique, comme une lentille, peut également converger la lumière, et les télescopes fabriqués avec lui sont appelés « télescopes réfléchissants ».
Newton avait prédit que les télescopes de réfraction ne résolveraient pas le problème de l'aberration chromatique. Cependant, plus tard, les gens ont combiné différents types de verre pour fabriquer des télescopes de réfraction acroïques, même des télescopes acroïques avancés. Ces télescopes ont obtenu des images plus nettes que les télescopes à réflexion de l'époque et ont observé un champ de vision plus large, ce qui a permis de devenir des outils pointues pour l'astrophotographie et l'astrométrie.
Cependant, les télescopes à réfraction sont devenus hors de portée à mesure que les gens ont besoin de télescopes de plus en plus grands pour détecter les objets lointains faibles. Parce que la lumière pénètre à l'intérieur du verre, cela nécessite une qualité interne élevée de la lentille ; l'objectif du télescope achromatique contient au moins deux lentilles, de sorte que quatre surfaces doivent être polies ; la lentille est épaisse et lourde, ce qui augmente non seulement le fardeau du barillet, mais aussi l'absorption sévère de la lumière. Actuellement, le plus grand télescope à réfraction du monde, d'un calibre de 1,02 mètres, a été construit il y a plus de 100 ans et est installé à l'observatoire Yeckes aux États-Unis. Depuis lors, aucune tentative n'a été faite pour construire de plus grands télescopes réfractifs.
En revanche, les télescopes réfléchissants n'absorbent pas sérieusement la lumière et sont beaucoup plus simples à fabriquer. Ils peuvent faire un grand calibre, de sorte qu 'ils sont devenus le choix de la plupart des observatoires du monde aujourd' hui. Au milieu du XXe siècle, des télescopes à réflexion de 5 mètres ont été mis en œuvre pour l'observation et ont apporté de nombreuses découvertes importantes.À la fin du XXe siècle, les gens ont fabriqué des télescopes réflecteurs de 10 mètres, et maintenant les scientifiques travaillent dur pour développer des télescopes réflecteurs de 30 mètres ou même de 40 mètres. Parmi les télescopes professionnels dont le calibre est le roi, les télescopes à réflexion sont désormais considérés comme un bien sûr.