Kính thiên văn vô tuyến rất quan trọng trong thiên văn học vì kính thiên văn quang học chỉ có thể quan sát các vật thể phát ra hoặc phản xạ ánh sáng. Vì ánh sáng chỉ bao gồm một phạm vi hẹp của phổ điện từ, nên kính thiên văn vô tuyến đã đóng một vai trò quan trọng trong việc thu thập kiến thức về vũ trụ.
Có lẽ là khám phá quan trọng nhất duy nhất được thực hiện thông qua việc sử dụng kính thiên văn vô tuyến xảy ra vào năm 1963. Các nhà thiên văn Robert Woodrow Wilson và Arno Penzias đang thử nghiệm với Ăng-ten Holmdel Horn, liên tục nhận nhiễu. Họ không thể tìm thấy lý do cơ học hoặc tự nhiên nào cho tiếng ồn nền dai dẳng, nhưng họ đã tìm ra một giải thích lý thuyết: lượng bức xạ mà họ phát hiện phù hợp với bức xạ phông vi sóng vũ trụ được dự đoán bởi lý thuyết Vụ nổ lớn. Penzias và Wilson đã giành được giải Nobel cho khám phá tình cờ của họ.
