1.1 工作原理
天文望遠鏡是一種令人驚奇的儀器，它可以使遠處的目標看起來很近。為了更好地理解天文望遠鏡的工作原理，我們先考慮一下這樣一個問題：為什麼用裸眼看不到遠方的目標呢？例如，為什麼用裸眼看不到50米處的硬幣呢？答案很簡單：因為遠方的目標在視網膜上的呈像沒有佔據足夠的位置。如果您有一雙很大的眼睛，可以聚集到更多由遠方目標發出的光並且在您的視網膜上形成明亮的像，那麼，您就可以看到這個目標。望遠鏡的兩個光學件就可以幫助您將這一假設變為現實：
物鏡，它可以把遠方目標發出的光匯聚到焦點上（在焦點上呈像）；
目鏡，它把物鏡焦點上的像放大，使之在您的視網膜上呈像。這和放大鏡的原理一樣，它把小的物體放大後在您的視網膜上成像，這樣小的物體看起來就變大了。
天文望遠鏡的主要部件是：主鏡筒、物鏡、目鏡。主鏡筒的作用是：固定物鏡，使之與目鏡保持恰當的距離；阻止灰塵、溼氣和幹擾像質的雜光。物鏡的作用是聚光和在焦點處呈像。目鏡的作用是把物鏡焦點處的像放大後在您的視網膜上呈像。
1.2 天文望遠鏡的種類
按照光學結構的不同天文望遠鏡可分為許多不同的種類，但比較常用的是兩種：折射式天文望遠鏡（用光學透鏡做物鏡）和反射式天文望遠鏡（用曲面反光鏡做物鏡）。儘管兩者可以達到一樣的效果，但它們的光學結構是完全不同的。
折射式天文望遠鏡：折射式天文望遠鏡通常採用兩片或多片鍍膜透鏡組合而成的消色差物鏡。一般來講，製作大口徑（100mm以上）的組合透鏡是非常困難的，所以常見的折射式天文望遠鏡的口徑都不超過100mm。
反射式天文望遠鏡：反射式天文望遠鏡的物鏡是一曲面反射鏡（主鏡）。在物鏡的光路上放置了一個呈45度傾斜的小平面反光鏡（副鏡）以把物鏡反射的光線轉向鏡筒一側的目鏡。反射式天文望遠鏡相對比較容易做到大的通光口徑。這就意味著反射式天文望遠鏡可以有很強的聚光能力，可以用以觀測昏暗的深空目標，以及用以天文拍照。
1.3 光學性能
天文觀測者應根據觀測目的的不同來選用不同的天文望遠鏡。一般說來，普及性的天文觀測多屬於綜合性的，要考慮"一鏡多用"。選擇天文望遠鏡時，一定要充分了解它的基本光學性能。評價一架望遠鏡的好壞，首先要看它的光學性能，其次看它的機械性能。天文望遠鏡的光學性能一般用下列指標來衡量：
有效口徑（D）：指物鏡的有效直徑，常用D來表示；也即望遠鏡的通光直徑。望遠鏡的口徑愈大，聚光本領就愈強，愈能觀測到更暗弱的天體，它反映瞭望遠鏡觀測天體的能力，因此，愛好者在經濟條件許可的情況下，應選擇較大口徑的望遠鏡。在天文望遠鏡的規格描述中，通常要標出它。
焦距（F）：望遠鏡的焦距主要是指物鏡的焦距。同樣，在天文望遠鏡的規格描述中，也要標出它。
相對口徑（NA）：相對口徑又稱光力，它是望遠鏡的有效口徑D與焦距F之比，它的倒數叫焦比（F/D）。有效口徑越大對觀測行星、彗星、星系、星雲等延伸天體是非常有利的，因為它們的成像照度與望遠鏡的口徑平方成正比；而流星等所謂線形天體的成像照度與相對口徑A和有效口徑D的積成正比。故此，作天體攝影時，應注意選擇合適的有效口徑A或焦比。一般說來，折射望遠鏡的相對口徑都比較小，通常在1/8～1/20，而反射望遠鏡的相對口徑都比較大，通常在1/3.5～1/12。
視場（ω）：天文望遠鏡的視場大約是目鏡視場和天文望遠鏡的倍率的比值。望遠鏡的視場與倍率成反比，倍率越大，視場越小。不同的口徑、不同的焦距、不同的光學系統，決定瞭望遠鏡的視場的大小。
倍率（M）：天文望遠鏡的倍率等於物鏡焦距與目鏡焦距之比，也等於物鏡入射光瞳與出射光瞳之比。因此，只要變換不同的目鏡就能改變望遠鏡的放大倍數，但由於受物鏡分辨本領，大氣視寧靜度及出瞳直徑不能過小等因素的影響，望遠鏡的放大倍率也不是可以無限制的增大；一般情況應控制在物鏡口徑毫米數的1-2倍（最大不要超過300倍）。不少人提到天文望遠鏡時，首先考慮的就是放大倍率。其實，天文望遠鏡和顯微鏡不一樣，地面天文觀測的效果如何，除儀器的優劣外，還受地球大氣的明晰度和寧靜度的影響，受觀測地的環境等諸因素的制約。而且，一架天文望遠鏡有幾個不同焦距的目鏡，也就是有幾個不同的放大倍率可用。觀測時，絕不是以最大倍率為最佳，而應以觀測目標最清晰為準。
分辨本領：指望遠鏡能夠分辨出的最小角距。目視觀測時，望遠鏡的分辨角＝140（角秒）/D（毫米），D為物鏡的有效口徑。望遠鏡的分辨本領由望遠鏡的分辨角的倒數來衡量。望遠鏡的解析度愈高，愈能觀測到更暗、更多的天體，所以說，高解析度是望遠鏡最重要的性能指標之一。
貫穿本領：指在晴朗的夜晚，望遠鏡能看到的最暗弱的恆星星等。貫穿本領主要和望遠鏡的有效口徑有關。在無月夜的晴朗夜空，我們人的眼睛一般可以看見6等左右的星；一架望遠鏡可以看見幾等星主要是由望遠鏡的口徑大小決定的，口徑愈大，看見星等也就愈高（如50毫米的望遠鏡可看見10等星，500毫米的望遠鏡就可看到15等的星）。