Pierwszymi teleskopami były refraktory. Używały soczewek do zbierania i skupiania światła. Galileusz zbudował swój własny w 1609 roku i skierował go w niebo, odkrywając księżyce Jowisza, fazy Wenus i góry na Księżycu. Jego obserwacje pomogły obalić model geocentryczny i ustalić, że Ziemia krąży wokół Słońca.

Teleskop refrakcyjny wykorzystuje wypukłą soczewkę obiektywu do zbierania światła i ogniskowania go. Okular powiększa obraz. Im dłuższa ogniskowa obiektywu, tym większe powiększenie. Wczesne refraktory były bardzo długie, czasami ponad 40 metrów, aby zredukować aberrację chromatyczną. To czyniło je nieporęcznymi.

Aberracja chromatyczna pozostaje główną wadą refraktorów. Różne kolory światła skupiają się w różnych punktach, tworząc kolorowe prążki. Soczewki achromatyczne, wynalezione w XVIII wieku, wykorzystują dwa rodzaje szkła w celu redukcji tego efektu. Soczewki apochromatyczne dodatkowo go redukują, ale są drogie.

Refraktory wciąż cieszą się popularnością w astronomii amatorskiej. Są proste, wytrzymałe i wymagają niewielkiej konserwacji. Doskonale sprawdzają się w obserwacjach Księżyca i planet, gdzie ostrość kontrastu jest ważniejsza niż moc zbierania światła. Jednak w przypadku obiektów głębokiego nieba, reflektory są zazwyczaj lepszym wyborem.