Ένα διαθλαστικό τηλεσκόπιο, είναι αυτό που χρησιμοποιεί έναν γυάλινο φακό για να συγκεντρώνει φως αντί για καθρέφτες, που χρησιμοποιούνται στα τηλεσκόπια ανακλαστήρα. Αυτός ο φακός, γνωστός και ως αντικειμενικός φακός, είναι αναμφισβήτητα το πιο σημαντικό μέρος του τηλεσκοπίου, καθώς η ποιότητά του θα καθορίσει την ποιότητα της συνολικής μεγέθυνσης και της προκύπτουσας οπτικής εικόνας. Οι περισσότεροι άνθρωποι που έχουν ένα τηλεσκόπιο αποθηκευμένο στη σοφίτα θα διαπιστώσουν ότι πρόκειται για ένα διαθλαστικό τηλεσκόπιο.
Τα διαθλαστικά τηλεσκόπια είναι μικρότερα από τους ανακλαστήρες, επειδή είναι σε θέση να εστιάζουν περισσότερο φως σε μια μικρότερη περιοχή. Αυτό το πλεονέκτημα μεγέθους καθιστά ευκολότερη την αποθήκευση και τη μεταφορά τους από τον πολύ μεγαλύτερο ανακλαστήρα. Αυτό τα κάνει δημοφιλή για πώληση σε πολυκαταστήματα και παρόμοια.
Ένα διαθλαστικό τηλεσκόπιο λειτουργεί κάμπτοντας, δηλαδή διαθλώντας το φως. Ένας κυρτός γυάλινος αντικειμενικός φακός βρίσκεται στο ένα άκρο του τηλεσκοπίου. Το φως από ένα παρατηρούμενο αντικείμενο περνά στον αντικειμενικό φακό και κάμπτεται στον σωλήνα του τηλεσκοπίου. Το φως τελικά ανακλάται προς τα πάνω από έναν καθρέφτη στο άλλο άκρο του σωλήνα. Ο καθρέφτης λάμπει την εικόνα σε προσοφθάλμιο για προβολή.
Υπάρχουν ορισμένα χαρακτηριστικά του διαθλαστικού τηλεσκοπίου που τα καθιστούν πιο ελκυστικά από τους ανακλαστήρες για όσους είναι νέοι στην αστρονομία. Τα οπτικά είναι λιγότερο πιθανό να μετατοπιστούν από τους καθρέφτες σε έναν ανακλαστήρα, γεγονός που προκαλεί κακή ευθυγράμμιση και θόλωση των αντικειμένων. Οι ανακλαστήρες πρέπει να «ευθυγραμμίζονται» ή να ευθυγραμμίζονται εκ νέου, με σχεδόν κάθε χρήση, και μερικές φορές ακόμη και κατά τη χρήση καθώς αλλάζουν οι θερμοκρασίες. Οι διαθλαστές δεν απαιτούν καθόλου βαθμονόμηση από τον χρήστη. Ένα ανακλαστικό τηλεσκόπιο είναι ανοιχτό στο ένα άκρο, πράγμα που σημαίνει ότι ο αντικειμενικός φακός μπορεί να λερωθεί και πρέπει να καθαρίζεται τακτικά, μια διαδικασία που μπορεί να είναι επικίνδυνη για τους ακριβούς καθρέφτες εάν δεν εκτελεστεί σωστά. Ένα διαθλαστικό τηλεσκόπιο έχει έναν κλειστό σωλήνα, πράγμα που σημαίνει ότι δεν μπορεί να συσσωρεύσει ακαθαρσίες και σκόνη στο εσωτερικό, και επομένως δεν απαιτεί εσωτερικό καθαρισμό.
Οι διαθλαστές έχουν μειονεκτήματα, ιδιαίτερα για όσους έχουν πιο προηγμένες γνώσεις αστρονομίας. Υπόκεινται σε μια σειρά από ανωμαλίες φωτός, η πιο προβληματική από τις οποίες είναι η χρωματική εκτροπή, μια παραμόρφωση που προκαλεί ένα ουράνιο τόξο φωτός γύρω από τα αντικείμενα που βλέπετε. Ένα διαθλαστικό τηλεσκόπιο δυσκολεύεται να προσλάβει ορισμένα είδη φωτός, ιδιαίτερα το υπεριώδες φως, το οποίο δεν μπορεί να περάσει μέσα από τον στόχο. Όσο μεγαλύτερο είναι το τηλεσκόπιο, τόσο πιο εμφανή γίνονται αυτά τα προβλήματα. Αυτό καθιστά το διαθλαστικό τηλεσκόπιο μη πρακτικό στη χρήση για σοβαρή έρευνα. Σε γενικές γραμμές, οι διαθλαστές ταιριάζουν περισσότερο στην προβολή πλανητών και σελήνης από ερασιτέχνες αστρονόμους.