望远镜的核心原理是通过凸透镜收集远处物体的光线，经过折射形成倒立的实像，再利用凹透镜将倒像矫正为正立虚像。这种光学组合能让我们看到肉眼无法捕捉的远距离细节。
在实际操作中，制作简易望远镜需要准备放大镜镜片作为物镜、凹透镜作为目镜，再找两个可嵌套的硬纸管。将镜片固定在纸管两端，通过伸缩调整焦距，就能实现基础观测功能。
望远镜的核心价值在于两方面：一是通过放大物体张角让肉眼分辨微小角度差，二是利用大口径物镜收集超过人眼瞳孔直径的光线，从而观测到暗弱天体。例如典型双筒望远镜采用双物镜设计增强集光能力。
伽利略式望远镜采用会聚透镜物镜与发散透镜目镜的组合，光线经过物镜折射后形成的实像位于目镜后方焦点处，经目镜二次折射形成放大的正立虚像。这种结构的放大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值，虽然视野较小，但镜筒短且成像正立。
制作伽利略望远镜时，建议选择直径较大的长焦距眼镜片作为物镜，搭配小焦距目镜。用胶水将镜片固定在硬纸筒内，配合简易台座就能观测月球环形山、木星卫星等天体。历史上伽利略正是用这种结构发现了木星的四颗卫星。
需要注意的是，伽利略望远镜会产生色差现象。因为不同颜色的光折射率不同，导致成像焦点偏移。这种现象在观测明亮物体时尤为明显，比如在月亮边缘会出现紫色或蓝色的伪影。
开普勒在1611年改进了望远镜设计，采用双凸透镜分别作为物镜和目镜。这种光学系统使放大倍数显著提升，现代折射望远镜仍沿用这两种基本结构。光线经物镜会聚后形成实像，再通过目镜放大进入眼睛。
伽利略望远镜的衍生产品'观剧镜'将两个低倍率望远镜并列，通过中央螺栓调节清晰度。这种便携设计适合观看舞台表演，但存在视野狭窄的缺陷。折射式望远镜虽然历经四百年发展，色差问题仍未彻底解决。
使用望远镜时必须避免直接观测太阳，强烈光线会通过物镜聚焦灼伤视网膜。历史上利珀希发明望远镜后，伽利略率先将其指向星空，开启了天文观测的新纪元。现代爱好者制作望远镜时，可参考伽利略的设计原理，用普通眼镜片和纸筒实现基础天文观测。