天線收集天體的射電輻射，接收機將這些信號加工、轉化成可供記錄、顯示的形式，終端設備把信號記錄下來，並按特定的要求進行某些處理然後顯示出來。表征射電望遠鏡性能的基本指標是空間分辨率和靈敏度，前者反映區分兩個天球上彼此靠近的射電點源的能力，後者反映探測微弱射電源的能力。射電望遠鏡通常要求具有高空間分辨率和高靈敏度。
1962年，英國劍橋大學卡文迪許實驗室的賴爾發明了綜合孔徑射電望遠鏡，大大提高了射電望遠鏡的分辨率。其基本原理是：用相隔兩地的兩架射電望遠鏡接收同一天體的無線電波，兩束波進行幹涉，其等效分辨率最高可以等同於一架口徑相當於兩地之間的距離那麼遠的單口徑的射電望遠鏡。賴爾因此獲得了諾貝爾物理獎。
20世紀60年代，天文學家取得了四項非常重要的發現，他們用射電望遠鏡發現了：脈衝星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子。這在曆史上具有重大意義。
5.哈勃望遠鏡
目前世界上最著名的天文望遠鏡應該是哈勃太空望遠鏡。它是美國國家航空航天局“大天文台”係列空間天文觀察衛星的第三顆。這架望遠鏡是以美國天文學家埃德溫·哈勃的名字來命名的，以紀念他在對星係天文學和宇宙結構組成方麵所做出的傑出貢獻。
哈勃望遠鏡是在軌道上環繞著地球的望遠鏡。它的位置在地球的大氣層之上，因此獲得了地麵望遠鏡所沒有的好處——影像不會受到大氣湍流的擾動，視寧度絕佳又沒有大氣散射造成的背景光，還能觀測會被臭氧層吸收的紫外線。於1990年發射之後，已經成為天文史上最重要的儀器。他已經填補了地麵觀測的缺口，幫助天文學家解決了許多根本上的問題，對天文物理有更多的認識。
哈勃望遠鏡研製初期，由於鏡片的製造誤差，其拍攝質量沒有達到設計的要求，令天文學家感到失望。後來，在1993年12月，美國“奮進號”航天飛機升入太空，在太空中對哈勃望遠鏡進行了修複。修複之後，其收集光線的效果比修複前提高了四倍。專家曾經作了這樣一個類似比喻：修複後的哈勃望遠鏡能從美國的華盛頓觀察到正在日本東京飛舞的螢火蟲發出的光，可見其效果之明顯。此後，哈勃開始發揮他太空千裏眼的作用，它發回的每一幅照片都讓天文學家驚歎不已。這些照片揭示了宇宙中的一些重大秘密，修正了長期以來一直被視為金科玉律的理論。
1997年，美國的“發現號”航天飛機再次升入太空，對“哈勃”進行了第二次維修。宇航員一共進行了五次太空行走，他們用造價1.25億美元的分光儀換下了原來的暗物體分光儀，還安裝了1.05億美元的近紅外線攝像機，這兩台新儀器有助於科學家尋找星係中心的黑洞，以及觀察更遠的宇宙和新星。
經過兩次在軌的修複後，“哈勃”開始走向它事業的巔峰，不斷有令天文學家們震驚的新發現問世。從太陽係的行星大氣，到新誕生或將死亡的恒星，直至100多億光年以前的星係和類星體，“哈勃”向人們揭示了地麵望遠鏡依稀難辨的細節，使人眼辨別天體的能力提高了40億倍。1997年，“哈勃”發現了比太陽亮1000萬倍的恒星，這可能是全宇宙最大和最亮的星體，有望對了解恒星形成與演化提供線索。
雖然哈勃望遠鏡對我們觀察恒星天體有重要的用途，但是，作為一種儀器也有走向尾聲的時候。在新的空間望遠鏡出現的時候也就是它老化和落伍的時候。據悉，下一代空間望遠鏡體積是“哈勃”的10倍，重量卻是它的1/4.它對紅外光的敏感程度是地球上同類儀器的1000倍，對昏暗物體的分辨率比“哈勃”高400倍，但是成本卻比“哈勃”低。它將繼續“哈勃”的使命，為人類進一步揭示宇宙奧秘做出新貢獻。
6.遙望太空的眼睛——天文台
天文台是人類觀察天文的專業科學研究機構，天文台通過天文研究來揭示宇宙的奧秘。因此，天文台的選址很重要，大部分的天文台都是建造在山上，因為，山上是一個視野開闊、局部氣流平穩、溫差小、濕度低、離城市工礦區遠的好地方。如紫金山天文台，它就設立在南京城外東北的紫金山上，海拔267米。