Isaac Newton đã chế tạo kính viễn vọng phản xạ đầu tiên vào năm 1668. Thay vì sử dụng thấu kính để hội tụ ánh sáng, ông đã sử dụng một gương cong. Thiết kế này đã giải quyết được vấn đề gây khó khăn cho các kính viễn vọng khúc xạ: quang sai màu. Thấu kính bẻ cong các màu ánh sáng khác nhau với mức độ khác nhau, tạo ra các dải cầu vồng xung quanh các vật thể sáng. Gương phản xạ tất cả các bước sóng như nhau, do đó hình ảnh vẫn sắc nét.

Kính viễn vọng phản xạ sử dụng một gương chính để thu thập và hội tụ ánh sáng. Trong thiết kế Newton, một gương phẳng nhỏ gần phía trên phản chiếu ánh sáng ra bên cạnh đến thị kính. Trong thiết kế Cassegrain, một gương phụ phản chiếu ánh sáng trở lại qua một lỗ trên gương chính. Các thiết kế khác, như Ritchey-Chretien và Gregorian, sử dụng các cách bố trí gương khác nhau cho các mục đích khác nhau.

Gương có thể được chế tạo lớn hơn nhiều so với thấu kính, bởi vì gương có thể được đỡ từ phía sau. Đó là lý do tại sao các kính viễn vọng lớn nhất thế giới đều là kính viễn vọng phản xạ. Kính viễn vọng không gian James Webb có gương phân đoạn 6,5 mét. Kính viễn vọng cực lớn (Extremely Large Telescope) đang được xây dựng ở Chile sẽ có gương 39 mét. Những thiết bị này thu thập được lượng ánh sáng nhiều hơn bất kỳ thấu kính nào.

Thiết kế của Newton vẫn được sử dụng cho đến ngày nay, mặc dù các kính thiên văn hiện đại tinh vi hơn nhiều. Nguyên lý vẫn giống nhau: một gương cong, một tiêu điểm và hình ảnh của vũ trụ.