远方天体发出的光射入望远镜（可认为是平行光），主镜为一个凹面镜（球面或抛物面），可以把平行光聚在一点。而焦点处放置负45度倾斜的平面镜，这样就把光反射到正上方的目镜。目镜处在用凸透镜或（凹透镜）把光转变为平行光，射入眼睛。这样，人眼的视野就和物镜筒的视野一样大了。物镜口大小与目镜（看见）大小之比越大，则放大倍率越高。

反射式望远镜由于采用了凹面镜反光，不像折射式那样用凸透镜聚光（不同颜色的光，折射率不同，经过凸透镜时，不同色的光就会分离，出现色差），从而避免了色差。