กล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์เป็นเครื่องมือทางแสงที่ใช้เพื่อดูภาพขยายของเทห์ฟากฟ้าที่อยู่ห่างไกล เช่น ดวงดาว ดาวเคราะห์ ดาวเทียม และกาแล็กซี เป็นต้น
กล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ทำงานบนหลักการที่ว่า เมื่อวัตถุที่จะขยายวางอยู่ในระยะห่างมากจากเลนส์ใกล้วัตถุของกล้องโทรทรรศน์ ภาพเสมือนที่กลับหัวและขยายของวัตถุนั้นจะเกิดขึ้นที่ระยะห่างน้อยที่สุดของการมองเห็นที่แตกต่างจากตาที่ถือ ใกล้กับชิ้นตา
กล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ประกอบด้วยเลนส์นูน 2 เลนส์ ได้แก่ เลนส์ใกล้วัตถุ O และเลนส์ตา E ความยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุของกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์จะมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับความยาวโฟกัส fe ของเลนส์ตา และรูรับแสงของเลนส์ใกล้วัตถุ O นั้นมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับเลนส์ตา จึงสามารถรับแสงจากวัตถุที่อยู่ไกลได้มากขึ้น และสร้างภาพที่สว่างของวัตถุที่อยู่ไกลออกไป ทั้งเลนส์ใกล้วัตถุและชิ้นตาจะติดตั้งอยู่ที่ปลายท่อเลื่อนสองท่อที่ว่างในระยะห่างที่เหมาะสมจากกัน
https://www.barrideoptics.com/astronomical-telescope/portable-f30070m-astronomical-telescope.html
แผนภาพรังสีเพื่อแสดงการทำงานของกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์แสดงไว้ในภาพ ลำแสงขนานจากเทห์ฟากฟ้า เช่น ดวงดาว ดาวเคราะห์ หรือดาวเทียม ตกลงบนเลนส์ใกล้วัตถุของกล้องโทรทรรศน์ เลนส์ใกล้วัตถุสร้างภาพ A'B' ของเทห์ฟากฟ้าที่แท้จริง กลับหัว และลดลง ขณะนี้ภาพนี้ (A'B') ทำหน้าที่เป็นวัตถุสำหรับเลนส์ตา E ซึ่งตำแหน่งจะถูกปรับเพื่อให้ภาพอยู่ระหว่างโฟกัส fe' และจุดศูนย์กลางแสง C2 ของเลนส์ตา ตอนนี้ชิ้นตาสร้างภาพวัตถุเสมือนจริง กลับหัว และขยายสูงอย่างมากที่ระยะอนันต์ เมื่อภาพสุดท้ายของวัตถุก่อตัวขึ้นที่ระยะอนันต์ กล้องโทรทรรศน์จะอยู่ใน 'การปรับปกติ'
ควรสังเกตว่าภาพสุดท้ายของวัตถุ (เช่น ดวงดาว ดาวเคราะห์ หรือดาวเทียม) ที่เกิดจากกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์จะกลับด้านตามวัตถุนั้นเสมอ แต่ไม่สำคัญว่าภาพที่เกิดจากกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์จะกลับด้านหรือไม่ เนื่องจากเทห์ฟากฟ้าทั้งหมดมักมีรูปร่างเป็นทรงกลม