射電望遠鏡探測天體發出的無線電波。它看起來像個大碟子，但工作原理與光學望遠鏡不同。它不用玻璃透鏡或反射鏡，而是利用金屬表面收集無線電波並將其聚焦到接收器上。接收器放大訊號後，將其發送到電腦進行處理。

射電望遠鏡可以晝夜觀測，不受雲層影響。它們能夠偵測到可見光下不可見的天體，包括冷氣體雲、脈衝星和宇宙微波背景輻射。它們還能穿透阻擋光學望遠鏡的塵埃，揭示星系中心和恆星的誕生地。

世界上最大的單體射電望遠鏡是位於中國的五百公尺口徑球面望遠鏡（FAST）。最強大的陣列是位於新墨西哥州的甚大陣列（VLA），它由27個天線組成，解析度堪比一台體積更大的儀器。事件視界望遠鏡則連接了世界各地的電波望遠鏡，用於拍攝黑洞影像。

射電天文學的起源純屬偶然。 1932年，卡爾·揚斯基在研究跨大西洋無線電通訊中的靜電幹擾時，意外發現了銀河系的訊號。他發現了來自銀河系的電波輻射，天文學的一個新分支就此誕生。