تلسکوپ نجومی یک ابزار نوری است که برای دیدن تصویر بزرگ‌نمایی اجرام آسمانی دوردست مانند ستارگان، سیارات، ماهواره‌ها و کهکشان‌ها و غیره استفاده می‌شود.
یک تلسکوپ نجومی بر این اصل کار می‌کند که وقتی جسمی که باید بزرگ‌نمایی شود در فاصله زیادی از عدسی تلسکوپ قرار می‌گیرد، تصویری مجازی، معکوس و بزرگ‌نمایی شده از جسم در کمترین فاصله دید متمایز از چشم ایجاد می‌شود. نزدیک به چشم
یک تلسکوپ نجومی از دو عدسی محدب تشکیل شده است: یک عدسی شیئی O و یک چشمی E. فاصله کانونی عدسی شیئی تلسکوپ نجومی در مقایسه با فاصله کانونی fe قطعه چشمی بزرگ است. و دیافراگم لنز شیئی O در مقایسه با دیافراگم چشمی بزرگ است، به طوری که می تواند نور بیشتری را از جسم دور دریافت کند و تصویر روشنی از جسم دور ایجاد کند. هم عدسی شیئی و هم چشمی در انتهای آزاد دو لوله کشویی با فاصله مناسب از یکدیگر قرار می گیرند.
نمودار پرتویی برای نشان دادن عملکرد تلسکوپ نجومی در شکل نشان داده شده است. یک پرتو موازی نور از یک جسم آسمانی مانند ستارگان، سیارات یا ماهواره ها بر روی عدسی عینی تلسکوپ می افتد. عدسی شیئی یک تصویر واقعی، وارونه و کاهش یافته A'B از بدن آسمانی را تشکیل می دهد. این تصویر (A'B') اکنون به عنوان یک جسم برای قطعه چشمی E عمل می کند که موقعیت آن طوری تنظیم شده است که تصویر بین فوکوس fe' و مرکز نوری C2 قطعه چشم قرار گیرد. اکنون چشمی یک تصویر مجازی، وارونه و بسیار بزرگ‌نمایی شده از جسم در بی‌نهایت را تشکیل می‌دهد. هنگامی که تصویر نهایی یک جسم در بی نهایت تشکیل می شود، گفته می شود که تلسکوپ در "تنظیم طبیعی" است.
لازم به ذکر است که تصویر نهایی جسم (مانند ستارگان، سیارات یا ماهواره ها) که توسط یک تلسکوپ نجومی تشکیل شده است، همیشه نسبت به جسم معکوس است. اما فرقی نمی‌کند که تصویری که توسط تلسکوپ نجومی ایجاد می‌شود معکوس باشد یا خیر، زیرا همه اجرام آسمانی معمولاً کروی هستند.