Izaak Newton zbudował pierwszy teleskop zwierciadlany w 1668 roku. Zamiast soczewki skupiającej światło, użył zakrzywionego zwierciadła. Konstrukcja ta rozwiązała problem, który nękał teleskopy refrakcyjne: aberrację chromatyczną. Soczewki załamywały światło o różnej barwie w różnym stopniu, tworząc tęczowe obwódki wokół jasnych obiektów. Lustra odbijały wszystkie długości fal jednakowo, dzięki czemu obraz pozostawał ostry.

Teleskop zwierciadlany wykorzystuje zwierciadło główne do zbierania i skupiania światła. W konstrukcji Newtona małe, płaskie zwierciadło w górnej części odbija światło z boku do okularu. W konstrukcji Cassegraina zwierciadło wtórne odbija światło z powrotem przez otwór w zwierciadle głównym. Inne konstrukcje, takie jak Ritchey-Chretien i Gregorian, wykorzystują różne układy zwierciadeł do różnych celów.

Zwierciadła mogą być znacznie większe niż soczewki, ponieważ lustro można podeprzeć od tyłu. Dlatego największe teleskopy świata to teleskopy zwierciadlane. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba ma zwierciadło segmentowe o średnicy 6,5 metra. Ekstremalnie Duży Teleskop (ELT), budowany w Chile, będzie miał zwierciadło o średnicy 39 metrów. Instrumenty te zbierają znacznie więcej światła niż jakakolwiek soczewka.

Konstrukcja Newtona jest nadal używana, choć współczesne teleskopy są o wiele bardziej zaawansowane. Zasada jest ta sama: zakrzywione lustro, ognisko i obraz kosmosu.