Cine a inventat exact telescopul este o întrebare oarecum neclară. Încă dinainte de istoria înregistrată, oamenii s-au jucat cu lentile simple din cristal de stâncă (cuarț) și se pare că conceptul de bază al telescopului a fost recunoscut în 1230 sau mai devreme. Sfârșitul secolului al XIII-lea a văzut inventarea lentilelor convexe pentru corectarea miopiei, în timp ce lentilele concave pentru miopie au fost inventate în 13 de Nicolae de Cusa. Deoarece un telescop de bază este doar o combinație între o lentilă convexă și concavă într-un tub de montare, posibilitatea de bază a existat. De fapt, diverse scrieri din Anglia de la sfârșitul secolului al XVI-lea sugerează că telescoapele ar fi putut fi dezvoltate și folosite acolo de cel puțin câțiva indivizi.
Cu toate acestea, abia în 1608, în Țările de Jos, telescoapele au decolat cu adevărat. Meritul pentru inventarea telescopului revine în mod tradițional trei persoane: Hans Lippershey și Zacharias Janssen, producători de ochelari care lucrează împreună în orașul Middleburg, și Jacob Metius din Alkmaar. La scurt timp după aceasta, telescoapele au început să fie produse în număr mai mare și răspândite în toată Europa ca obiecte de noutate. Astfel, 1608 este anul recunoscut oficial pentru inventarea telescopului. Aceste telescoape timpurii au mărit doar obiectele îndepărtate cu un factor de aproximativ trei.
Când telescoapele erau încă extrem de noi, în 1609, astronomul și fizicianul italian, care va deveni în curând faimos, Galileo Galilei, a auzit despre conceptul de funcționare de bază din spatele telescopului în timp ce vizita orașul Veneția. Imediat ce s-a întors acasă la Padova, a construit imediat unul, pur și simplu punând împreună o lentilă convexă și concavă într-un tub. A făcut o versiune îmbunătățită și i-a arătat-o domnului Veneției, Leonardo Donato, care a fost foarte impresionat. Galileo a fost apoi stabilit pe viață la lectoratul său, iar salariul i-a fost dublat.
Galileo a îmbunătățit telescopul până când a avut o putere de mărire de treizeci și trei de diametre. Apoi și-a folosit telescopul pentru a descoperi lunile lui Jupiter, pete de pe Soare, fazele lui Venus și dealurile și văile Lunii. Aceste descoperiri l-au făcut celebru până în zilele noastre și, prin urmare, telescoapele de acest design sunt încă numite telescoape galileene.
Celălalt tip major de telescop, telescopul reflectorizant, a fost inventat de inspectorul englez Leonard Digges la mijlocul secolului al XVI-lea, dar a fost relativ nepractic și nu a devenit niciodată răspândit în zilele sale. A fost lăsată în seama lui Isaac Newton, marele fizician, care în 16 a construit primul telescop reflectorizant practic.