Un radiotélescope détecte les ondes radio émises par les objets célestes. Il ressemble à une grande parabole, mais son fonctionnement diffère de celui d'un télescope optique. Au lieu de lentilles ou de miroirs en verre, il utilise une surface métallique pour capter les ondes radio et les focaliser sur un récepteur. Ce dernier amplifie le signal et l'envoie à un ordinateur pour traitement.

Les radiotélescopes peuvent observer de jour comme de nuit et ne sont pas affectés par les nuages. Ils peuvent détecter des objets invisibles à la lumière visible, comme les nuages ​​de gaz froid, les pulsars et le fond diffus cosmologique. Ils peuvent également traverser la poussière qui obstrue les télescopes optiques, révélant ainsi les centres des galaxies et les berceaux des étoiles.

Le plus grand radiotélescope à antenne unique est le FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope), en Chine. Le réseau le plus puissant est le Very Large Array (VLA) au Nouveau-Mexique, qui combine 27 antennes pour atteindre la résolution d'un instrument beaucoup plus grand. L'Event Horizon Telescope a relié des radiotélescopes du monde entier pour imager un trou noir.

La radioastronomie est née d'un heureux hasard. En 1932, Karl Jansky, étudiant les parasites des communications radio transatlantiques, capta un signal provenant de la Voie lactée. Il avait découvert l'émission radio de cette galaxie, et une nouvelle branche de l'astronomie était née.