Radyo teleskobu, gök cisimleri tarafından yayılan radyo dalgalarını algılar. Büyük bir çanak şeklinde görünür, ancak optik teleskoptan farklı çalışır. Cam mercekler veya aynalar yerine, radyo dalgalarını toplamak ve bir alıcıya odaklamak için metal bir yüzey kullanır. Alıcı, sinyali yükseltir ve işlenmek üzere bir bilgisayara gönderir.

Radyo teleskopları gece gündüz gözlem yapabilir ve bulutlardan etkilenmezler. Soğuk gaz bulutları, pulsarlar ve kozmik mikrodalga arka planı da dahil olmak üzere görünür ışıkta görünmeyen nesneleri tespit edebilirler. Ayrıca optik teleskopları engelleyen tozu da aşarak galaksilerin merkezlerini ve yıldızların doğum yerlerini ortaya çıkarabilirler.

En büyük tek çanaklı radyo teleskobu, Çin'deki Beş Yüz Metre Açıklıklı Küresel Teleskop (FAST)'tır. En güçlü dizi ise New Mexico'daki Çok Büyük Dizi (Very Large Array)'dir ve çok daha büyük bir cihazın çözünürlüğüne ulaşmak için 27 çanağı bir araya getirir. Olay Ufku Teleskobu (Event Horizon Telescope), bir kara deliği görüntülemek için dünyanın dört bir yanındaki radyo çanaklarını birbirine bağlamıştır.

Radyo astronomisi tesadüfen başladı. 1932'de Karl Jansky, transatlantik radyo iletişimindeki parazitleri incelerken Samanyolu'ndan gelen bir sinyal buldu. Galaksiden gelen radyo emisyonunu keşfetmişti ve böylece astronominin yeni bir dalı doğmuş oldu.