Et radioteleskop oppdager radiobølger som sendes ut fra himmellegemer. Det ser ut som en stor parabolantenne, men fungerer annerledes enn et optisk teleskop. I stedet for glasslinser eller speil bruker det en metalloverflate for å samle inn radiobølger og fokusere dem på en mottaker. Mottakeren forsterker signalet og sender det til en datamaskin for behandling.

Radioteleskoper kan observere dag eller natt, og de påvirkes ikke av skyer. De kan oppdage objekter som er usynlige i synlig lys, inkludert kalde gasskyer, pulsarer og kosmisk mikrobølgebakgrunnsstråling. De kan også trenge gjennom støv som blokkerer optiske teleskoper, og dermed avsløre galaksenes sentrum og stjernenes fødesteder.

Det største radioteleskopet med én parabol er Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, eller FAST, i Kina. Det kraftigste radioteleskopet er Very Large Array i New Mexico, som kombinerer 27 parabolantenner for å oppnå oppløsningen til et mye større instrument. Event Horizon Telescope koblet radioteleskoper rundt om i verden for å avbilde et svart hull.

Radioastronomi startet ved en tilfeldighet. I 1932 studerte Karl Jansky statisk stråling i transatlantisk radiokommunikasjon og fant et signal fra Melkeveien. Han hadde oppdaget radiostråling fra galaksen, og en ny gren av astronomien ble født.