กาลิเลโอได้ยินว่าช่างทำแว่นตาชาวดัทช์ชื่อฮันส์ลิปเปอร์ชี ได้ประกอบเครื่องมือที่ทำให้วัตถุที่อยู่ไกล มองดูเหมือนอยู่ใกล้ได้
เครื่องมือนี้ก็คือกล้องโทรทรรศน์ที่สร้างขึ้นจากกระบอกกลวง และกระจกรูปโค้ง ที่เรียกว่า เลนส์
กาลิเลโอได้สร้างกล้องโทรทรรศน์ขึ้นอันหนึ่ง
คล้ายกับกล้องโทรทรรศน์แม่แบบ 2 กล้องโทรทรรศน์ทำให้กาลิเลโอมองเห็นสิ่งที่ไม่เคยมีมนุษย์คนใด เคยเห็นมาก่อนได้ เห็นว่ามีหลุมบ่อ และภูเขาบนดวงจันทร์ และ เห็นว่าทางช้างเผือกประกอบด้วยดวงดาวจำนวนมหาศาล
" ข้าพเจ้าพิศวงงงงวยจน แทบเป็นบ้า " กาลิเลโอเขียนไว้อย่าง นั้นในปี
ค.ศ.1610 ซึ่งเป็นปีที่เขาค้นพบว่ามีดวงจันทร์ 4 ดวง โคจรรอบดาวพฤหัส เราเรียก
กล้องโทรทรรศน์แบบที่กาลิเลโอใช้ว่า กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง หรือ รีแฟร็คเตอร์
กล้องโทรทรรศน์จำนวนมากที่เราใช้กัน ทุกวันนี้ ก็เป็นแบบหักเหแสง เลนส์ชิ้นหน้าเรียกว่า อ็อบเจ็คทีฟ หรือ เลนส์ใกล้วัตถ ุซึ่งจะเป็นเลนส์นูนเสมอ เลนส์นูนจะหนาตรง
กลาง และบางตรงขอบ เลนส์ใกล้วัตถุนี้จะรับ และรวมแสงจากวัตถุที่อยู่ไกล เพื่อทำให้เกิดภาพเหมือนขนาดเล็กของวัตถุนั้นภาย
ในลำกล้อง ผู้ดูดาวจะมองผ่านเลนส์ที่อยู่ทางส่วนหลังของกล้องโทรทรรศน์ เลนส์ชิ้นหลังนี้เรียกว่า อายพีซ หรือ เลนส์ใกล้ตา เลนส์
ใกล้ตานี้จะขยายภาพ เหมือนขนาดเล็กที่ปรากฏอยู่ในลำกล้อง ตอนนี้วัตถุที่อยู่ห่างไกลนั้นก็จะมองเห็นได้โดยละเอียด เลนส์ใกล้
ตาอาจจะเป็นเลนส์นูน หรือ เลนส์เว้า ก็ได้ เลนส์เว้าคือเลนส์ที่บางตรงกลางและขอบหนา
