Kính thiên văn được sử dụng để thu thập và phân tích bức xạ do các vật thể ở xa phát ra. Chúng có khả năng hoạt động ở các tần số khác nhau của phổ điện từ, bao gồm sóng vô tuyến, tia gamma, vi sóng, tia hồng ngoại, tia cực tím và tia X.
Chức năng chính của kính thiên văn là thu thập ánh sáng. Họ có thể xem chi tiết tốt và ghi lại các điểm tham quan bằng máy ảnh. Các kính thiên văn lớn hơn có thể thu thập nhiều ánh sáng hơn và do đó có thể nhìn thấy các vật thể ở xa hơn. Họ có thể xác định mọi thứ ở khoảng cách xa hơn và mở rộng phạm vi của vũ trụ có thể quan sát được.
Kính thiên văn quang học bao gồm thấu kính và gương giúp phóng to những vật ở xa hoặc cải thiện độ sáng của những vật thể không rõ ràng. Kính thiên văn vô tuyến xác định tiếng ồn dựa trên bước sóng vô tuyến trong không gian. Họ có thể hình thành hình ảnh về đồ vật mà mình nghe dựa trên âm thanh mà họ thu thập được từ đồ vật đó.
Các nhà nghiên cứu sử dụng kính thiên văn tia X để thu thập thông tin về mặt trời, các ngôi sao và siêu tân tinh. Kính thiên văn tia gamma được sử dụng để xác minh các hiện tượng khác nhau, chẳng hạn như lỗ đen và sao xung. Kính thiên văn phản xạ cung cấp hình ảnh cực kỳ chi tiết về các vật thể ở xa trong vũ trụ, bao gồm các thiên hà xa xôi, tinh vân và các ngôi sao sắp chết.
Kính thiên văn có độ phân giải hạn chế do nhiễu loạn và bất thường trong không khí. Độ phân giải của chúng không thể tăng quá giới hạn ngay cả khi kích thước của khẩu độ thu sáng lớn hơn. Nhiều nhà thiên văn học sử dụng kính thiên văn trên đỉnh núi vì kính thiên văn có thể tạo ra độ phân giải tốt hơn do bầu khí quyển mỏng hơn.