光学望远镜设计图中最基本的元素是收集光线的物镜（透镜或凹面镜）、在一段距离外的物体在焦平面上形成一个实像。这个影像可以被记录或经过作用如同放大镜的目镜，让眼睛可以看见远处被放大的虚像。

使用两个凸透镜成像的望远镜产生的影像是倒置的，观赏地面景物的望远镜和双筒望远镜使用棱镜（一般为普罗棱镜）或是在物镜和目镜之间再安装一个或更多的透镜将影像转正，这样就能看见正立像。

许多形式的望远镜会使用次镜（副镜）甚至第三个镜片来折叠光路，这些也许是光学设计的整体部分（卡塞格林反射镜和其他类似），但也有望远镜以更简洁的方法和在更方便的位置上安置目镜或探测器使用。在大型望远镜上，这些附加的镜片通常是为了提供更大的视野或是改善影像的品质。 没有特别的理由需要提及马克苏托夫望远镜，这是罕见的形式，而卡塞格林反射望远镜是这一类型望远镜设计的始祖。同样的，多带带折叠光路，也就是只使用平面镜，也不能缩小视场。