Un telescopio de reflexión utiliza espejos para reflejar las imágenes observadas por la persona cuando mira en el telescopio. Cuando se usa un telescopio reflector, se observa directamente el objeto de estudio. Un telescopio reflector utiliza lentes en vez de espejos. Así que al hacer uso de un telescopio de reflexión, el objeto que se observa es en realidad la imagen reflejada de dicho objeto, excepto de que dicha imagen está volteada.
Los espejos en el telescopio reflector recolectan la luz. Los objetos distantes, cualquier objeto en realidad, pueden ser observados debido a la luz que se percibe. El espejo principal en un telescopio reflector recolecta la luz del objeto distante. La luz se dirige a un espejo secundario, el cuál a su vez envía la luz al ocular, que es un lente. Este lente dispersa la luz, dando como resultado una amplificación de la imagen reflejada y volteada. Así que cuando se observa la luna a través de un telescopio de reflexión, se pueden ver los cráteres, porque la luz proveniente de la luna ha sido recolectada y amplificada.
El espejo principal en un telescopio de reflexión es curvo; tiene una forma cóncava, que crea un foco de luz en el espejo secundario. Si fuese plano o convexo, la luz se dispersaría hacia el exterior. En ese caso, el espejo secundario no podría capturarla y la imagen se perdería de foco. Fue Sir Isaac Newton quien concluyó la fórmula exacta para la forma del espejo principal que resultaría en este foco esencial de luz. Newton construyó el primer telescopio de reflexión práctico en 1609.