关于反射、折射和折反射望远镜具体设计和详细的资料，请参阅反射望远镜、折射望远镜和折反射望远镜条目

设计图中最基本的元素是收集光线的物镜(透镜(1)或凹面镜)、在一段距离外的物体(4)在焦平面上形成一个实像(5)。这个影像可以被记录或经过作用如同放大镜的目镜(2)，让眼睛(3)可以看见远处被放大的虚像(6)。

刻卜勒式望远镜的简图。

使用两个凸透镜成像的望远镜产生的影像是倒置的，观赏地面景物的望远镜和双筒望远镜使用棱镜(一般为普罗棱镜)或是在物镜和目镜之间再安装一个或更多的透镜将影像转正，这样就能看见正立像。

许多形式的望远镜会使用次镜(副镜)甚至第三个镜片来折叠光路，这些也许是光学设计的整体部分(卡塞格林反射镜和其他类似)，但也有望远镜以更简洁的方法和在更方便的位置上安置目镜或探测器使用。在大型望远镜上，这些附加的镜片通常是为了提供更大的视野或是改善影像的品质。