Isaac Newton construiu o primeiro telescópio refletor em 1668. Em vez de utilizar uma lente para focar a luz, utilizou um espelho curvo. O projeto resolveu um problema que afetava os telescópios refratores: a aberração cromática. As lentes refractam diferentes cores da luz em diferentes quantidades, produzindo franjas arco-íris em torno de objectos brilhantes. Os espelhos refletem todos os comprimentos de onda de igual forma, pelo que a imagem permanece nítida.

Um telescópio refletor utiliza um espelho primário para captar e focar a luz. No modelo newtoniano, um pequeno espelho plano junto ao topo reflete a luz lateralmente até uma ocular. No modelo Cassegrain, um espelho secundário reflete a luz de volta através de um orifício no espelho primário. Outros modelos, como o Ritchey-Chrétien e o gregoriano, utilizam diferentes configurações de espelhos para diferentes fins.

Os espelhos podem ser fabricados em tamanhos muito maiores do que as lentes, uma vez que podem ser suportados por trás. É por isso que os maiores telescópios do mundo são refletores. O Telescópio Espacial James Webb possui um espelho segmentado de 6,5 metros. O Telescópio Extremamente Grande (ELT), em construção no Chile, terá um espelho de 39 metros. Estes instrumentos captam muito mais luz do que qualquer lente conseguiria.

O projeto de Newton ainda é utilizado hoje em dia, embora os telescópios modernos sejam muito mais sofisticados. O princípio é o mesmo: um espelho curvo, um foco e uma imagem do cosmos.