望遠鏡を大型にすることで、より明るい像が得られる。この結果、僅かな光しか届かない遠くの物体を観測できるようになる。遠くを見るということは過去を見ることになり、宇宙の起源を探ることにつながる。また、他の地球型惑星の探索も行われている。望遠鏡観測において最大の敵は大気となる。大気の汚れや揺らぎによって、望遠鏡に届く前に光が拡散されてしまうため、分解能の劣化やコントラストの低下が起こるためである。このため、大型望遠鏡では、設置場所が高性能な望遠鏡運用の一つの鍵となる。また、主鏡の大きさ(開口数)も重要な光学特性の一つとなる。ここでは最先端の研究において用いられている大型の望遠鏡について、「すばる望遠鏡」のような地表上に設置されているもの、「ハッブル望遠鏡」のような宇宙空間に設置されているものを紹介する。また、光の代わりに電波を捉える電波望遠鏡についても簡単に紹介する。

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