很多發明都曾在戰爭中發揮過巨大的作用。
16世紀的荷蘭眼鏡製造商漢斯·裏帕席把兩片透鏡安放在金屬管內適當的位置，從而在觀察時將遠處景物放大。他把這一新發明獻給荷蘭政府，用於戰地觀察，在荷蘭反抗西班牙的獨立戰爭中發揮了重要作用。
剩下來的事情隻是等待一個人把它轉向天空，這個人就是伽利略。1609年，當時任數學教授的伽利略去威尼斯訪問，在這裏，他獲得了荷蘭人製成能將遠處物體放大的筒形眼鏡的消息。伽利略立即想到，這種新發明可以用於觀測天體，於是，他親自設計和製造了第一架天文望遠鏡。他將一塊平凸透鏡和一塊平凹透鏡裝在一根直徑4.2厘米，長60厘米的管的兩端。為了能夠伸縮調整，以適應遠近不同的物體與觀察者不同的視力，他還用一粗一細的兩根相套的空管來調節兩片透鏡的距離。在一個晴朗的夜晚，伽利略把這件能把物體放大三倍的儀器對準了月亮，於是，世界上便產生了第一架天文望遠鏡。
這是一個具有非常意義的時刻。英國著名的科普作家阿普裏爾德說：“這一時刻，對世界的意義是如此重大，以至於人們將它與耶穌的誕生相提並論。”因為“自這一時刻，人類生活中的不可能成為可能”。有人把這一時刻定義為現代科學的創世紀般的起點。當然，這一刻所蘊含的偉大意義，當我們從數百年後的今天回眸矚望時才完全顯示出來。僅僅從科幻的眼光來看，沒有這一刻，我們很難斷定凡爾納會寫下魯迅譯為《月界旅行記》的那部成為一切太空題材科幻小說鼻祖的偉大作品。
從此，這個世界上便多了一種時時想把天空看得更清楚、更深遠的人。
德國人開普勒將伽利略望遠鏡的目鏡與物鏡都改為平凸透鏡，並相應加長了望遠鏡鏡身，如此一來，觀測到的景物就倒置了。不過，對懸浮在宇宙中的天體而言，也無所謂正看與倒看。真正讓人感到遺憾的是，開普勒因為視力不好，並沒有從望遠鏡裏看到什麼。最先用開普勒望遠鏡觀測行星的，是意大利天文學家弗朗西斯科·馮塔那，他看到了木星上的橫帶與火星上的模糊斑紋。後來，意大利人裏希奧利利用這種望遠鏡看到了木星衛星被太陽投射到木星上的影子，從而證明木星也像地球一樣，是靠反射陽光才發亮的天體。
在天文望遠鏡的發展初期，就被像差問題所困擾。所謂像差，是指光線經過透鏡後不能準確彙聚於焦點而使圖像模糊的這一現象。荷蘭數學家斯內列斯用數學方式研究了像差問題，從而發現了入射角與折射角的正弦之比保持不變的規律，從而對開普勒望遠鏡為何需要加長的鏡身，做出了理論解釋。
在科學史上，很多時候都是先有理論，再由實驗求證，而在望遠鏡的曆史上，卻是發明在實踐中產生後再獲得理論支持。17世紀，荷蘭人惠更斯從另外一個角度論證了長身望遠鏡的必要性。他發現，曲率越小，透鏡成像質量越好；而曲率越小，焦距便越長，望遠鏡的鏡身也就必須隨之加長。因此，他親手製造的望遠鏡竟達到了37米的長度。1659年，他向全世界宣布了幾年來用長鏡身望遠鏡獲得的驚人觀測結果：土星被一道又薄又平的光環圍繞著，而且光環的任何一處都不與土星表麵相接觸。於是，一個長鏡身望遠鏡的時代便到來了。有的望遠鏡的前端要吊在高高的桅杆上，還需要許多工人使用繩索才能使之起落升降。當時的人們並不懂得，決定望遠鏡放大倍數的是透鏡的直徑而不是焦距的長短。因此，望遠鏡的長度才有增無減，最長的竟達到了65米。
針對這種情形，英國人胡克為了縮短望遠鏡鏡身又保持物像清晰，提出了反射鏡的最初構想。最後，還是科學巨人牛頓把這一設想變成了現實，他於1668年親手製造了第一架長度僅15厘米的短身望遠鏡。但這並不意味著一個新的觀天時代已經到來，望遠鏡在解決了像差問題後，還被色差問題所困擾。所謂色差，是指望遠鏡圖像周圍出現彩色環使觀察目標模糊的現象。牛頓用一棱鏡使白光折射，形成了紅、橙、黃、藍、綠、紫的光譜色帶，說明白光實際上是不同顏色光的混合體。牛頓認識到，色差是光通過透鏡折射形成光譜的必然結果。