根据天线总体结构的不同，射电望远镜按设计要求可以分为连续和非连续孔径射电望远镜两大类。

主要代表是采用单盘抛物面天线的经典式射电望远镜。按机械装置和驱动方式，连续孔径射电望远镜(它通常又是非连续孔径的基本单元)还可分为三种类型。

全可转型或可跟踪型

可在两个坐标转动，分为赤道式装置和地平式装置两种，如同在可跟踪抛物面射电望远镜中使用的。

部分可转型

可在一坐标(赤纬方向)转动，赤经方向靠地球自转扫描，又称中星仪式(见带形射电望远镜)。

固定型

主要天线反射面固定，一般用移动馈源(又称照明器)或改变馈源相位的方法。

射电观测在很宽的频率范围进行，检测和信息处理的射电技术又远较光学波段灵活多样，所以射电望远镜种类繁多，还可以根据其他准则分类:诸如按接收天线的形状可分为抛物面﹑抛物柱面﹑球面﹑抛物面截带﹑喇叭﹑螺旋﹑行波﹑偶极天线等射电望远镜;按方向束形状可分为铅笔束﹑扇束﹑多束等射电望远镜;按工作类型可分为全功率﹑扫频﹑快速成像等类射电望远镜;按观测目的可分为测绘﹑定位﹑定标﹑偏振﹑频谱﹑日象等射电望远镜。关于非连续孔径射电望远镜，主要是各类射电干涉仪。

以干涉技术为基础的各种组合天线系统。20世纪60年代产生了两种新型的非连续孔径射电望远镜--甚长基线干涉仪和综合孔径射电望远镜，前者具有极高的空间分辨率，后者能获得清晰的射电图像。世界上最大的可跟踪型经典式射电望远镜其抛物面天线直径长达100米，安装在德国马克斯·普朗克射电天文研究所;世界上最大的非连续孔径射电望远镜是甚大天线阵，安装在美国国立射电天文台。

为了观测弱射电源的需要，射电望远镜必须有较大孔径，并能对射电目标进行长时间的跟踪或扫描。此外，还必须综合考虑设备的造价和工艺上的现实性。