反射望远镜则完全不同，它使用曲面和平面的面镜组合来反射光线并形成影像，而不是像折射镜那样利用透镜弯曲光线。反射式望远镜的物镜是凹面镜，分为球面和非球面两类。常见的系统包括牛顿式反射望远镜和卡塞格林式反射望远镜，它们有效地解决了折射镜的色差和透射吸收问题。
折反式天文望远镜有哪些优缺点？
然而，折射望远镜在大口径下会面临镜片沉陷的问题，这是重力导致玻璃变形的结果。此外，玻璃内部的气泡或条纹瑕疵，以及对某些波长光的不透明性，都会导致光线在进出接口或穿透时因吸收和折射而黯淡，这些问题大多可以通过改用反射镜来消除，从而还能制造更大口径的望远镜。
折射望远镜利用透镜进行屈光成像，最初是为了侦查和天文观测设计的，现在也常见于双筒望远镜和长焦距的远距摄影机镜头中。它的光学系统主要有伽利略式和开普勒式两种，虽然成像鲜明锐利，但存在色差问题，尤其在短焦情况下比长焦更严重，比如4英寸F/6消色差折光镜在明亮天体旁常出现紫色光晕。
为了解决色差问题，现代高度消色差折射镜使用了萤石或超低色散ED玻璃等特殊材料制造物镜。这些材料能让红、绿、蓝三种颜色汇聚在同一焦平面，将二级光谱的残差错误减少一个数量级。这种望远镜成像非常清晰且几乎无色差，因此在业余天文市场价值很高，口径虽可达553毫米，但多数仍在80到152毫米之间。