天文望远镜能看到行星的面貌，例如金星的盈亏，海王星和冥王星，还有木星以及一些行星的卫星，还可以看到一些星系和星云，梅西耶天体等，我们人类肉眼的极限星等是6等，用天文望远镜可以看到更暗的天体，这也与其口径有关。

天文望远镜是观测天体、捕捉天体信息的主要工具。从1609年伽利略制作第一台望远镜开始，望远镜就开始不断发展，从光学波段到全波段，从地面到空间，望远镜观测能力越来越强，可捕捉的天体信息也越来越多。目前，人类在电磁波段、中微子、引力波、宇宙射线等方面均有望远镜。