První dalekohledy byly refraktory. Používaly čočky k zachycení a zaostřování světla. Galileo si v roce 1609 postavil svůj vlastní a namířil ho na oblohu, čímž objevil Jupiterovy měsíce, fáze Venuše a pohoří na Měsíci. Jeho pozorování pomohla převrátit geocentrický model a prokázat, že Země obíhá kolem Slunce.

Refrakční dalekohled používá konvexní objektiv k zachycení světla a jeho zaostření. Okulár zvětšuje obraz. Čím delší je ohnisková vzdálenost objektivu, tím větší je zvětšení. První refraktory byly velmi dlouhé, někdy i přes 40 metrů, aby se snížila chromatická aberace. To je činilo nepraktickými.

Chromatická aberace zůstává hlavní slabinou refraktorů. Různé barvy světla se zaostřují v různých bodech a vytvářejí barevné proužky. Achromatické čočky, vynalezené v 18. století, používají dva typy skla k redukci tohoto efektu. Apochromatické čočky jej dále snižují, ale jsou drahé.

Refraktory jsou stále oblíbené pro amatérskou astronomii. Jsou jednoduché, robustní a vyžadují jen malou údržbu. Vynikají při pozorování Měsíce a planet, kde je ostrý kontrast důležitější než schopnost shromažďovat světlo. Pro objekty hlubokého vesmíru jsou však obvykle lepší volbou reflektory.