望遠鏡按光學結構主要分三大類型：折射式、反射式、及折反射式。
折射鏡 外貌及內部光學構造
折射式望遠鏡 ( Refractor ) 十七世紀初由科學家伽利略發明，是最早出現的望遠鏡。當時的折射鏡十分簡單，鏡筒的前端用單片凸透鏡片，後端焦點位置則用一片凹透鏡片作為目鏡把成像放大，所以這種初發明的望遠鏡的成像會出現很大色差，極影響成像的清晰度，直至後期消色差物鏡 ( Achromatic Lens ) 被發明，望遠鏡的質素才大為改善。消色差物鏡基本上由兩片不同折射率的玻璃透鏡組成﹝見右上圖﹞，達到消除色差效果。現代的折射鏡都是採用消色差物鏡組合﹝低品質或玩具的例外﹞，更高品質耍求的則採用三鏡片物鏡，使用低色散玻璃，或如螢石玻璃等來製造物鏡，但這類望遠鏡售價十分高昂。目前，技術水平較高的廠家以傳統標準光學玻璃製造的消色差物鏡己達到頗理想效果，近年由於技術提高和產量增加，供應業餘愛好者的商品售價更較多年前便宜。
反射鏡 外貌及內部光學構造
反射式望遠鏡 ( Reflector ) 折射鏡出現後約半個世紀 1668年, 科學家牛頓發明了反射鏡，所以這類望遠鏡一直以牛頓反射鏡 Newtonian 稱呼。當時牛頓認為折射鏡的透鏡做成色差，影響成像的清晰度，所以發明了反射鏡，因為反射鏡不會做成色差現象。牛頓式反射鏡是由一塊凹反射主鏡及一塊平面副鏡組成，平面副鏡放置在 鏡筒前端成 45 度角，光線進入鏡筒後，經主鏡反射回前端的副鏡再屈折 90 度至鏡筒外側聚焦成像，再經目鏡放大。所以牛頓式反射鏡是在鏡筒上端外側觀看﹝見上圖﹞。牛頓當年的反射鏡是採用金屬銅材料製成主鏡，後來才發展至採用玻璃並在反射面鍍上金屬銀作反射膜，現今的主鏡和副鏡都是鍍上鋁金屬膜和加上保護膜，望遠鏡可使用很長時間而無須再重鍍反射膜。牛頓式反射鏡是三類型望遠鏡中最易製造的一種，所以業餘者自製天文鏡也選擇這款型式，對廠家生產來說，牛頓式反射鏡的售價自然是較其他兩類便宜，所以亦較多入門者選用，但牛頓鏡的缺點是不能把成像矯成正立像，所以不適合觀景觀鳥等用途。
折反射鏡 外貌及內部光學構造
折反射式望遠鏡 ( Catadioptric ) 是二十世紀才發明的望遠鏡，這類望遠鏡有兩類型式，一類是施密特卡式 ( Schmidt Cassegrain )，另一類是馬克蘇托夫式 ( Maksutov ) ，多數廠製的折反射鏡以施密特卡式為主，原因是施密特式的矯正透鏡較易生產大口徑，所以這類望遠鏡在口徑上有很多選擇，由 4 吋至16吋也有廠家供應，反之，大口徑的馬克蘇托夫望遠鏡生產較困難及售價昂貴，所以商品 都以小口徑為多。施密特卡式望遠鏡由反射主鏡‧副鏡，及矯正透鏡三部份組成。鏡筒前端的矯正透鏡﹝Corrector﹞看似平面鏡，但實際是高技術磨製的一片呈波浪型微凹透鏡，反射主鏡中心則開有一圚孔，以便光線經副鏡反射後穿過主鏡在鏡後聚焦，由於光線在折反射鏡內來回反射及由副鏡延長焦距的作用，所以折反射鏡的鏡筒設計可以很短，即使口徑較大，望遠鏡仍可以便於攜帶，這是折反射鏡的最大優點。