De eerste telescopen waren refractoren. Ze gebruikten lenzen om licht te verzamelen en te focussen. Galileo bouwde er zelf een in 1609 en richtte hem op de hemel, waarmee hij de manen van Jupiter, de fasen van Venus en de bergen op de maan ontdekte. Zijn waarnemingen hielpen het geocentrische model omver te werpen en vast te stellen dat de aarde om de zon draait.

Een refractietelescoop gebruikt een bolle objectieflens om licht op te vangen en te focussen. Een oculair vergroot het beeld. Hoe langer de brandpuntsafstand van de objectieflens, hoe groter de vergroting. Vroege refractietelescopen waren erg lang, soms meer dan 40 meter, om chromatische aberratie te verminderen. Daardoor waren ze onhandelbaar.

Chromatische aberratie blijft de grootste zwakte van refractorlenzen. Verschillende kleuren licht focussen op verschillende punten, waardoor kleurafwijkingen ontstaan. Achromatische lenzen, uitgevonden in de 18e eeuw, gebruiken twee soorten glas om dit effect te verminderen. Apochromatische lenzen verminderen het effect nog verder, maar ze zijn duurder.

Refractoren zijn nog steeds populair bij amateurastronomen. Ze zijn eenvoudig, robuust en vereisen weinig onderhoud. Ze zijn uitermate geschikt voor het observeren van de maan en planeten, waar scherp contrast belangrijker is dan lichtverzamelend vermogen. Maar voor deep-sky objecten zijn reflectoren meestal een betere keuze.