望远镜通过收集辐射提高天体观测能力，放大倍率受到物镜焦距与目镜焦距共同影响_望远镜与观测波段

叠加多张图像可以改善部分随机噪声影响。天体测光关注辐射亮度及其时间变化。天体光谱揭示不同波长的辐射分布。射电望远镜探测波长较长的电磁辐射。抛物面天线能够把来自特定方向的波汇聚。射电干涉阵列结合多台天线提高角分辨能力。阵列最长基线影响能够分辨的最小角尺度。干涉成像还需要足够的基线采样信息。

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。

甚长基线干涉可连接相隔很远的射电站。红外观测关注较冷天体和尘埃相关辐射。大气水汽会吸收许多红外和毫米波段信号。高能天文观测通常需要使用空间平台。宇宙射线探测记录高能粒子及次级信号。中微子望远镜通过罕见相互作用识别粒子。引力波探测器测量极微小的相对长度变化。多信使天文学联合光粒子和引力波等资料。