Die Refraktoren sind Linsenteleskope. So ein Refraktor besteht aus einem Objektiv und einem Okular, je eine Linse. Das Objektiv ist eine Sammellinse, die die ankommenden parallelen Strahlen bündelt. Hinter dem Brennpunkt befindet sich das Okular. Dieses sammelt die Strahlen. Der Vorteil von Refraktoren ist die Schärfe die sie aufbringen, jedoch kommt es hier zum so genannten Farbfehler. Dies kommt dadurch zustande, da das Glas der Objektivlinse genau wie ein Prisma das weiße Licht in die Spektralfarben zerlegt. Jede Farbe hat aber einen anderen Brennpunkt. Dadurch verän dert sich das Bild. Am stärksten kann man diesen Farbfehler oder chromatische Aberration am Rand des Gesichtsfeldes beobachten. Man sieht dann buntes Licht wie beim Regenbogen. Dies kann man durch den so genannten Achromat unterbinden. Hier verwendet man zwei Linsen, die direkt hintereinander stehen, eine Konvexlinse und eine Konkavlinse. Die Konkavlinse bringt die Lichtstrahlen wieder auf die richtige Bahn, damit man nur einen Brennpunkt hat.
Als erster hat Galileo Galilei ein Linsenteleskop verwendet. Als er im Jahre 1609 sein Teleskop Richtung Nachthimmel richtete, gewann er neue Einblicke ins Universum. Unter anderem hat er dabei die vier galileischen Jupitermonde Io, Europa, Ganymed und Callisto entdeckt. Galilei hat das Teleskop auch verbessert und weiterentwickelt.
Ein weiterer Nachteil der Refraktoren ist, dass Linsen auf eine bestimmte Größe festgelegt sind. Diese Größe beträgt etwa einen Meter. Wenn man größere Linsen bauen würde, könnten diese sich aufgrund ihres Eigengewichtes verformen und unbrauchbar werden. Deshalb werden heute vorzugsweise Spiegelteleskope gebaut.