在科學發展史上，望遠鏡的發明具有重大意義，它極大地擴展了人類的眼界，為人們觀察與了解浩瀚無垠的宇宙提供了必不可少的工具。
說起來，望遠鏡的發明也帶有很大的偶然性，其中有一段生動的故事：1607年，在荷蘭的密特爾堡小鎮上，有一個叫利伯希的眼鏡製造匠人。他靠開眼鏡鋪維持生活，日子過得並不富裕。利伯希有三個孩子，經常拿家中的鏡片當玩具。有一天，三個孩子拿著幾隻鏡片正玩耍著，其中一個孩子兩隻手各拿著一隻眼鏡片站在窗台上，兩隻手一前一後，使兩隻鏡片重疊起來，然後閉上一隻眼睛，好奇地通過兩隻鏡片望著遠方。猛然間，他發現遠處的景物被拉到了眼前，看得十分清楚。這一發現，使他十分興奮，並把這一發現告訴了爸爸。利伯希聽了之後，學著孩子的樣子去做，果然看清了遠處的景物。這引起了利伯希的極大興趣。他反複地查看這兩隻鏡片，證明它們一隻是老花鏡片，另一隻是近視鏡片。他發現老花鏡片在前，近視鏡片在後，隻要適當調整兩隻鏡片之間的遠近，就可以看清不同距離的東西。根據這一原理，利伯希經過一番研究，製成了一架簡單的望遠鏡。這架望遠鏡隻有一個 30多厘米長的筒，裏邊裝著一隻老花鏡和一隻近視鏡片，但它卻是世界上第一架望遠鏡。
故事到這裏並沒有結束，因為望遠鏡的真正價值是由一位偉大的科學家伽利略的科學實驗加以證實的。
1608年，伽利略對於地動說還隻有一點模糊的認識，因此他決心更多地了解天體的情況。當伽利略從朋友的來信中得知了荷蘭人的故事後，立刻集中精力研究起光學透鏡來。他找來兩根直徑不同的空管子，將它們套在一起，然後在套管的一頭嵌進一個凸透鏡，另一頭嵌進一個凹透鏡。就這樣，一個簡易望遠鏡製成了，它最初隻能放大3倍。經過了幾個月的改進，第二年，伽利略製成了可放大32倍的望遠鏡。這就是所謂伽利略式望遠鏡，是一台折射望遠鏡。
伽利略用自製的望遠鏡觀察夜空，第一次發現了月球表麵高低不平，覆蓋著山脈並有火山口的裂痕。此後又發現了木星的4個衛星、太陽的黑子運動，並做出了太陽在轉動的結論。
當時，哥白尼的日心學說已經形成，並在歐洲大陸產生著革命性影響。伽利略也模糊地意識到了地球在動，但苦於沒有辦法去詳細觀看天體運行的情況。第一架望遠鏡隻能把物體放大3倍。一個月之後，他製作的第二架望遠鏡可以放大8倍1609年10月他做出了能放大30倍的望遠鏡。這就是有名的伽利略望遠鏡。
伽利略馬上用這個望遠鏡去觀測天體。他用這個劃時代的天文儀器觀測到一些令人驚奇的現象：奪目的太陽上竟然有黑子；月亮上有的地方平原千裏，有的地方卻高山聳峙；木星有四個小衛星圍繞它旋轉，而且它們的位置是經常變化的，就像月亮圍繞地球旋轉一樣。後來，伽利略還發現了金星的相，從而證明金星是繞太陽運行的，銀河係是由許多的恒星組成的。於是伽利略堅定了對地動說的信念。這一係列發現轟動了歐洲。人們的評價是：哥倫布發現了新大陸，伽利略發現了新宇宙。
伽利略的發現沉重地打擊了經院哲學教藝過去人們一直認為上天是完美無缺的，可是現在不但月亮有了斑點，連太陽也有了缺陷。伽利略一再邀請經院哲學家和神學家用望遠鏡觀測天象，他們不但拒絕觀測，反而誣蔑伽利略是騙子，望遠鏡是“魔鬼的發明”，並說是伽利略用符咒把新星星從天空中咒出來的。為了這件事，伽利略在給開普勒的信中氣憤地說“對於這些人來講，真理用不著到自然界中去尋找，隻要從古人著作中就可以得到。”