一、凱克望遠鏡（1993年投入使用）
莫納克亞山頂上的凱克雙塔
凱克望遠鏡於1993年投入運行，位於夏威夷莫納克亞山山頂上，隸屬於美國加州理工學院和加州大學。凱克望遠鏡事實上是雙子望遠鏡，分別為凱克I和凱克II。每個望遠鏡口徑為10米。
凱克望遠鏡最早建於20世紀90年代，是當時世界上口徑最大的望遠鏡。凱克望遠鏡先進的適應性光學鏡頭為後來的計算機驅動鏡頭的出現打下了基礎。由於望遠鏡的口徑不可能無限擴大，最切實可行的辦法就是用一些小鏡片組合成一臺大口徑的望遠鏡。凱克望遠鏡最關鍵的改革就是採用了這種系統，它的主鏡片由36塊口徑為1.8米的六角形小鏡片組成，組合後的效果相當於一架口徑10米的反射望遠鏡。
凱克望遠鏡開創了基於地面的望遠鏡的新時代。它的規模是美國加利福尼亞州帕落馬山上的海耳望遠鏡的兩倍，後者在建成後幾十年內是世界上最大的望遠鏡。有人曾認為製造如此之大的望遠鏡是不可能的，但新科學技術把不可能變為了現實。
二、哈勃太空望遠鏡（1990年升空）
繞地軌道上的哈勃空間望遠鏡
哈勃太空望遠鏡發射於1990年，重約2.45萬磅(約11.11噸)，長約13.3 米，其主鏡面直徑約為2.4米。隸屬於美國宇航局和歐洲航天局。
從1990年到目前為止，哈勃望遠鏡在地球軌道上運行了超過 14萬圈，累計60億公里以上，執行了150多萬次觀測任務，觀察了超過42,000個天體。這使哈勃太空望遠鏡成為人類製造的最高產的科學儀器之一。服役期間，哈勃還幫助測定了宇宙年齡，證實了主要星系中央都存在黑洞，發現了年輕恆星周圍孕育行星的塵埃盤，提供了宇宙正加速膨脹的證據以及幫助確認了宇宙中存在暗能量。哈勃望遠鏡拍攝過許多著名宇宙圖片，如蟹狀星雲、鷹狀星雲、哈勃深空等，因此，它已成為世界上最著名的太空望遠鏡。
如今，哈勃太空望遠鏡已到“晚年”。它的某些技術已日顯老舊，比如仍然在使用 INTEL 486 計算機處理器。它在太空的十幾年中，經歷5次大修，分別為1993年、1997年、1999年、2001年，以及2011年5月份的最後一次維修。美國正與歐洲以及加拿大聯合開發下一代太空望遠鏡——詹姆斯·韋布望遠鏡，後者有望於2020年發射升空代替哈勃。
三、斯皮策太空望遠鏡（2003年升空）
斯皮策太空望遠鏡假想圖
斯皮策太空望遠鏡發射於2003年，是人類送入太空的最大的紅外望遠鏡，運行在一條位於地球公轉軌道後方、環繞太陽的軌道上。該望遠鏡隸屬於美國宇航局和加州理工學院。斯皮策太空望遠鏡是美國宇航局發射的四大太空望遠鏡之一。
雖然斯皮策與哈勃都是太空望遠鏡，但是哈勃以光學觀測為主，而斯皮策則以觀測天體紅外波段為主。所謂紅外，說的是望遠鏡能夠探測到目標發出的紅外輻射。斯皮策的紅外探測靈敏度極高，波長在3微米至180微米之間的紅外輻射都能盡收“眼”底。而這個波段因其範圍內的輻射抵達地面時會被地球大氣層阻擋，一向是地面望遠鏡的“ 盲區”。因此斯皮策能探測到宇宙中那些難以感知到的天體，比如一些暗淡的小型恆星。與光學天文觀測設備相比，斯皮策的紅外之“眼”能夠穿透塵埃、氣體，看到其背後隱藏的無限奧秘。
四、大型雙筒望遠鏡（2005年投入使用）
雷厄姆山頂之上的大型雙筒望遠鏡
大型雙筒望遠鏡於2005年10月正式投入觀測運行，它位於美國亞利桑那州格雷厄姆山頂之上，由美國、日本和德國聯合研究和使用。
第一個望遠鏡是於2004年在美國亞利桑那州格雷厄姆山頂上架設，第二個望遠鏡是從2005年開始安裝。 大型雙筒望遠鏡由兩個緊緊相鄰的望遠鏡構成，簡稱LBT，它也證明了雙鏡頭比單鏡頭效果更好。它們可以分離工作，當合並工作時就像一個單一、更大型的望遠鏡。兩個望遠鏡的鏡頭直徑均為8.4米，它們提供的分辨率比哈勃的分辨率要高出10倍以上。
五、費米伽瑪射線空間望遠鏡（2008年升空）
費米伽瑪射線空間望遠鏡假想圖
費米伽瑪射線空間望遠鏡發射於2008年，運行於近地低空軌道，隸屬於美國宇航局、美國能源部和法國、德國、意大利、日本及瑞典等國。
這臺世界上最強大的望遠鏡通過高能伽馬射線觀察宇宙，最初被稱作“伽馬射線廣域空間望遠鏡”，但是當這臺望遠鏡建成後開始正常運行時，人們又根據意大利科學家恩里科·費米的名字給它重新命名。 費米伽瑪射線空間望遠鏡能夠探測到宇宙中最強大的射線。超大質量黑洞、中子星碰撞以及超新星爆炸都可能發出超強能量輻射。因此，費米伽瑪射線空間望遠鏡的主要任務就是研究黑洞和暗物質。
未來世界功能最強五大天文望遠鏡
一、 詹姆斯•韋伯太空望遠鏡（預計2020年升空）
詹姆斯•韋伯太空望遠鏡主鏡鏡片採用了凱克望遠鏡的製作技術
詹姆斯•韋伯太空望遠鏡隸屬於美國、歐洲和加拿大宇航局，它將接過在太空中服役了二十年即將退役的哈勃太空望遠鏡的接力棒。但與哈勃不同的是，詹姆斯•韋伯太空望遠鏡主要用於紅外線觀測，據美國宇航局官方信息，詹姆斯•韋伯太空望遠鏡的聚光能力將是其前任的七倍!
詹姆斯•韋伯是1961年至1968年間，阿波羅計劃發展黃金時期美國宇航局的掌門人。除了載人航天事業，他還推動了先鋒號和稅收號無人飛船計劃，也是這兩艘飛船第一次為人類帶回了其它星球的近距離拍攝照片。
韋伯望遠鏡作為美國宇航局史上最複雜的項目之一，其風險是巨大的，和“哈勃太空望遠鏡”不一樣的是，“詹姆斯-韋伯”因為距離地球太遙遠無法派宇航員進行維修保養，所以它的設計製造必須完美無缺，否則將功虧一簣！未來的系統集成測試中還可能發現未知問題，一旦測試遇到困難，就會導致發射被推遲。如果韋伯望遠鏡能夠順利進入軌道服役，可展示其強大的觀測能力。
二、巨型麥哲倫望遠鏡（2011年開始建設）
巨型麥哲倫望遠鏡假想圖
巨型麥哲倫望遠鏡（ 縮寫為GMT），又稱巨型麥哲倫望遠鏡，是計劃在2022年投入使用的地基極端巨大望遠鏡，將在智利的拉斯卡姆帕納斯天文臺建成。GMT由美國的華盛頓卡內基研究所等8個單位與澳大利亞國立大學合作建造，等效口徑21.4 m的主鏡由7塊直徑8.4 m的子鏡組成，預算造價6.25億美元，綜合解像力相當於約25m的單一主鏡，功能是目前最大光學望遠鏡的4.5倍，成像清晰度將達到哈勃太空望遠鏡的10倍。建成後，GMT將擔負探尋宇宙中恆星和行星系的生成、暗物質、暗能量和黑洞的奧秘，以及銀河系的起源等重任。
巨型麥哲倫望遠鏡隸屬於9所大學和研究中心，位於智利拉塞雷納附近的拉斯坎帕納斯天文臺。前面提到大型雙筒望遠鏡LBT使用兩個望遠鏡同時工作就取得了不俗的成績，巨型麥哲倫望遠鏡則更是把這一數字提高到了七，並且每個望遠鏡鏡面直徑都達到了8.4米！史都華天文臺目前正在美國亞利桑那大學的足球場內建設的這七個巨型望遠鏡。
三、 三十米口鏡望遠鏡
三十米口鏡望遠鏡假想圖
顧名思義，該望遠鏡的主鏡直徑將達到史無前例的30米！如此巨大的鏡面當然只有採用在凱克望遠鏡上已經取得成功的方法——整個主鏡將有492塊小鏡片組合而成，每個小鏡片都能夠隨時變換形狀和位置。三十米口鏡望遠鏡的科學家們希望通過它看到早期宇宙的景象，以弄清恆星和星系真正的形成機制。
它由美國加州大學和加州理工學院負責研製。採用拼接鏡面主動光學、自適應光學以及精密控制等先導高科技技術，將把望遠鏡靈敏度和空間分辨率等技術指標提高到前所未有的程度，其強大的洞察宇宙的能力必將引發天文學研究的跨越式發展，並在揭示暗物質和暗能量的本質、探測宇宙第一代天體、理解黑洞的形成與生長、探察地外行星等前沿科學領域做出重大突破性發現。
即使三十米口鏡望遠鏡獲得穩定投資並完成建設而成為世界上最大的望遠鏡，這個桂冠估計也不能保持很久。因為提議中的歐洲極大望遠鏡（EELT）預計擁有42米口鏡，並且緊隨三十米望遠鏡之後就將開始建設。EELT實際上已經最初設計的微縮版，當初歐洲空間局提議建造一個100米口鏡的空前絕後大望遠鏡 ，很顯然，這個與足球場大小相等EOLT實際是一個過於複雜和昂貴的不切實際的東西。
四、歐洲超大望遠鏡
超級望遠鏡將安裝在直徑85米的巨大穹頂上，與橄欖球所覆蓋的區域差不多。它的主鏡將是一個39.3米(129英尺)的單反射鏡，它可以在可見光、近紅外和中紅外光譜中觀察到。
當巨大的光學/紅外望遠鏡完成時，它將徹底改變我們對宇宙的認識。歐洲南方天文臺的科學家說，超大望遠鏡將是世界上最大的光學望遠鏡，比現有的望遠鏡大5倍，也更強大。世界各地的科學家、天文學家和業餘天文愛好者都希望這臺超級望遠鏡能夠加速我們在宇宙中尋找外星生命的速度。如果建設項目按照計劃進行，2024年就可以投入使用。
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