Το 1611, ο Γερμανός αστρονόμος Κέπλερ πήρε δύο κομμάτια φακοειδούς φακού ως αντικειμενικό και προσοφθάλμιο, η μεγέθυνση βελτιώθηκε προφανώς, και αργότερα οι άνθρωποι θεώρησαν αυτό το οπτικό σύστημα ως το τηλεσκόπιο Κέπλερ.

Το 1757, ο Du Grand, μελετώντας τη διάθλαση και τη διασπορά του γυαλιού και του νερού, έθεσε τη θεωρητική βάση του αχρωματικού φακού και χρησιμοποίησε τα γυαλιά-κρομάντιλα και τα πυριτόλιθα για την κατασκευή αχρωματικών φακών. Έκτοτε, το αχρωματικό διοπτρικό τηλεσκόπιο αντικατέστησε πλήρως το μακρύ σώμα του κατοπτρικού τηλεσκοπίου.

Στα τέλη του δέκατου ένατου αιώνα, μαζί με τη βελτίωση της τεχνολογίας κατασκευής, έγινε δυνατή η κατασκευή μεγαλύτερου διαμετρήματος διαθλαστικών τηλεσκοπίων, και έτσι κορυφώθηκε η κατασκευή διαθλαστικών τηλεσκοπίων μεγάλης διαμέτρου. Ένα από τα πιο αντιπροσωπευτικά ήταν το τηλεσκόπιο Ekes διαμέτρου 102 cm το 1897 και το τηλεσκόπιο Rick διαμέτρου 91 cm το 1886.

Τα διαθλαστικά τηλεσκόπια έχουν τα πλεονεκτήματα της εστιακής απόστασης, της μεγάλης κλίμακας της πλάκας, της μη ευαίσθητης κάμψης του σωλήνα, καθιστώντας τα καταλληλότερα για αστρονομικές μετρήσεις. Αλλά πάντα έχουν ένα υπολειμματικό χρώμα, ενώ ταυτόχρονα απορροφούν πολύ ισχυρή την υπεριώδη ακτινοβολία. Ενώ το τεράστιο σύστημα χύτευσης οπτικού γυαλιού είναι δύσκολο, το διαθλαστικό τηλεσκόπιο Yerkes, που χτίστηκε το 1897, έχει φτάσει στο αποκορύφωμά του, και από τότε που τελείωσε ο αιώνας, δεν εμφανίστηκε κανένα μεγαλύτερο διαθλαστικό τηλεσκόπιο.