在今日說來，攝影底片已大量的代替了眼睛用在望遠鏡上了。晴朗的天空被用作大量的攝影，而這些永久的記錄又便於精密的研究。常常在一個特別有趣的天體（例如新行星或新星）發現以後，天文學家還可以在早先的該部分天空影片中尋找發現前許多年的歷史。發現冥王星時的情形便是這樣。
古代的天文學家記錄太陽黑子、日食、行星、彗星、星雲及其他天體的現象都用盡可能正確的圖畫。這些圖畫要長時間才能製成，其中還有藝術家個人的偏見。有時兩位天文學家對同一天體的兩張畫竟互不相似，或者到後來又發現與原先的也大不相同。用攝影術我們可得到更真切的天體的影像，而且常常需要的時間更短。
天體攝影最大的優點是在長時間的曝光之後，底片上可得到許多肉眼看不大清楚或簡直看不見的情形。譬如說，有些星雲在照片中很明顯，眼睛卻在最大的望遠鏡中也不能看見。對一個極其黯弱的天體攝影需要若干小時的曝光，需要望遠鏡的活動部分移動得異常準確，需要天文學家的技術與耐性，這才能得到一張清晰的圖畫。
光電耦合器件ＣＣＤ的應用，使照相底片也成為了歷史。ＣＣＤ可對天體進行實時觀測，量子效率更高，擁有照相底片辦不到的許多優點。
大型光學望遠鏡
凱克望遠鏡（Ｋｅｃｋ Ｉ，Ｋｅｃｋ ＩＩ）
凱克望遠鏡是當前世界上已投入工作的口徑最大的光學望遠鏡，Ｋｅｃｋ Ｉ 和Ｋｅｃｋ ＩＩ分別在１９９１年和１９９６年建成，它們配置完全一樣，而且都放置在夏威夷的莫納克亞，用於干涉觀測。它的名字源於為它捐贈建造經費的企業家凱克（Ｋｅｃｋ？Ｗ？ Ｍ）。
它們的口徑都是１０米，由３６塊六角鏡面拼接組成，每塊鏡面口徑均為１．８米，而厚度僅為１０厘米，透過主動光學支撐系統，使鏡面保持極高的精度。焦面裝置有三個：近紅外照相機、高解析度ＣＣＤ探測器和高色散光譜儀。
“凱克這樣的大望遠鏡，可以讓我們沿著時間的長河探尋宇宙的起源，甚至能讓我們一直向回看，看到宇宙最初誕生的時刻。”
歐洲南方天文臺甚大望遠鏡（ＶＬＴ）
歐洲南方天文臺自１９８６年開始研製由四臺８米口徑望遠鏡組成一臺等效口徑為１６米的光學望遠鏡。這四臺８米望遠鏡排列在一條直線上，它們均採用地平裝置，主鏡採用主動光學系統支撐，指向精度為１秒，跟蹤精度為０．０５秒，鏡筒重量為１００噸，叉臂重量不到１２０噸。這４臺望遠鏡可以組成一個干涉陣，做兩兩干涉觀測，也可以單獨使用每一臺望遠鏡。
大天區多目標光纖光譜望遠鏡（ＬＡＭＯＳＴ）
ＬＡＭＯＳＴ是中國正在興建中的一架有效通光口徑為４米、焦距為２０米、視場達２０平方度的中星儀式的反射施密特望遠鏡。它把主動光學技術應用在反射施密特系統，在跟蹤天體運動中作實時球差改正，實現大口徑和大視場兼備的功能。ＬＡＭＯＳＴ的球面主鏡和反射鏡均採用拼接技術，並且採用多目標光纖的光譜技術，光纖數可達４ ０００根，而一般望遠鏡只有６００根。
預計ＬＡＭＯＳＴ將極限星等推到２０．５等，比ＳＤＳＳ計劃高２等左右，實現１０７個星系的光譜觀測，把觀測目標的數量提高１個量級。
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射電望遠鏡
１９３２年，央斯基（Ｊａｎｓｋｙ Ｋ． Ｇ．）用無線電天線探測到來自銀河系中心人馬座方向的射電輻射，從而標誌著人類開啟了在傳統光學波段之外觀測天體的第一個視窗。
射電望遠鏡在二戰後帶動了天文學的振興。如上個世紀６０年代時類星體、脈衝星、星際分子和宇宙微波背景輻射這些被稱為天文學的四大發現均由射電望遠鏡擔綱。射電望遠鏡的每一次長足的進步都讓天文學向前邁進了一步。
１９４６年英國曼徹斯特大學建造了直徑為６６．５米的固定式拋物面射電望遠鏡，１９５５年又建成了當時世界上最大的可轉動拋物面射電望遠鏡。
上世紀６０年代，美國在波多黎各阿雷西博鎮建造了直徑達３０５米的拋物面射電望遠鏡，它是順著山坡固定在地表上的，不能轉動，這是世界上最大的單孔徑射電望遠鏡。
１９６２年Ｒｙｌｅ發明了綜合孔徑射電望遠鏡並獲得了１９７４年諾貝爾物理學獎。綜合孔徑射電望遠鏡實現了由多個較小天線結構獲得相當於大口徑單天線所能取得的效果。