최초의 망원경은 굴절 망원경이었습니다. 이 망원경은 렌즈를 사용하여 빛을 모으고 초점을 맞췄습니다. 갈릴레오는 1609년에 직접 굴절 망원경을 만들어 하늘을 관측했고, 목성의 위성, 금성의 위상 변화, 달 표면의 산맥 등을 발견했습니다. 그의 관측은 지구 중심설을 뒤집고 지구가 태양 주위를 공전한다는 사실을 확립하는 데 기여했습니다.

굴절 망원경은 볼록한 대물렌즈를 사용하여 빛을 모아 초점을 맞춥니다. 접안렌즈는 이미지를 확대합니다. 대물렌즈의 초점 거리가 길수록 배율이 커집니다. 초기 굴절 망원경은 색수차를 줄이기 위해 길이가 매우 길어 때로는 40미터가 넘기도 했습니다. 이 때문에 다루기가 어려웠습니다.

색수차는 굴절 망원경의 주요 약점으로 남아 있습니다. 서로 다른 색의 빛이 서로 다른 지점에 초점을 맺어 색 번짐 현상을 일으킵니다. 18세기에 발명된 색수차 보정 렌즈는 두 종류의 유리를 사용하여 이러한 현상을 줄입니다. 색수차를 더욱 줄여주는 아포크로매틱 렌즈는 가격이 비쌉니다.

굴절망원경은 아마추어 천문학자들에게 여전히 인기가 많습니다. 구조가 간단하고 견고하며 유지보수도 거의 필요하지 않습니다. 특히 달이나 행성 관측처럼 집광력보다 선명한 대비가 중요한 천체 관측에 탁월합니다. 하지만 심우주 천체 관측에는 반사망원경이 일반적으로 더 나은 선택입니다.