反射望远镜主要利用曲面反射镜收集光，望远镜通过收集辐射提高天体观测能力_望远镜与观测波段

赤道仪通过对准天极便于追踪周日运动。经纬仪式支架沿高度和方位两个方向转动。长时间曝光需要适当补偿地球自转影响。导星系统利用参考星调整跟踪误差。视宁度描述大气湍流造成的成像模糊程度。高海拔干燥地点通常有利于部分天文观测。自适应光学利用实时校正减弱大气畸变。空间望远镜能够避免地面大气的部分限制。

时间域天文学关注天体随时间发生的变化。巡天通过系统扫描积累大范围天空资料。深度巡天偏重发现较暗弱的天体目标。观测选择效应会影响最终发现的天体样本。观测资料处理需要保留校准和误差信息。仪器分辨率与观测灵敏度是不同能力指标。天文图像颜色可能来自不同波段的合成映射。假彩色图像用于显示人眼无法直接看见的信息。科学图像的颜色解释需要了解波段对应关系。

空间望远镜也受到口径预算和轨道环境限制。光学探测器把接收到的光转化为电信号。暗电流来自探测器自身产生的背景电子。冷却探测器能够降低部分热背景噪声。平场校正补偿像元与光路响应的不均匀。偏置帧用于估计探测器读出中的基础偏移。信噪比比较目标信号与噪声波动的强弱。延长曝光常能提高暗弱目标的测量质量。过长曝光也可能造成饱和或跟踪问题。