反射式天文望遠鏡的成像原理圖

遠方天體發出的光射入望遠鏡（可認為是平行光），主鏡為一個凹面鏡（球面或拋物面），可以把平行光聚在一點。而焦點處放置負45度傾斜的平面鏡，這樣就把光反射到正上方的目鏡。目鏡處在用凸透鏡或（凹透鏡）把光轉變為平行光，射入眼睛。這樣，人眼的視野就和物鏡筒的視野一樣大了。物鏡口大小與目鏡（看見）大小之比越大，則放大倍率越高。

反射式望遠鏡由於採用了凹面鏡反光，不像折射式那樣用凸透鏡聚光（不同顏色的光，折射率不同，經過凸透鏡時，不同色的光就會分離，出現色差），從而避免了色差。