ในปี ค.ศ. 1611 เคปเลอร์นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันใช้เลนส์เลนติคูลาร์สองชิ้นเป็นวัตถุและเลนส์ใกล้ตา กำลังขยายดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ต่อมาผู้คนถือว่าระบบออปติคอลนี้เป็นกล้องโทรทรรศน์เคปเลอร์

ในปี พ.ศ. 2300 Du Grand ได้ศึกษาการหักเหและการกระจายตัวของแก้วและน้ำ ได้สร้างรากฐานทางทฤษฎีของเลนส์อะโครมาติก และใช้มงกุฎและแก้วหินเหล็กไฟผลิตเลนส์อะโครมาติกตั้งแต่นั้นมา กล้องโทรทรรศน์หักเหแสงแบบไม่มีสีก็ได้เข้ามาแทนที่ตัวกล้องโทรทรรศน์กระจกยาวอย่างสมบูรณ์

ในตอนท้ายของศตวรรษที่สิบเก้าพร้อมกับเทคโนโลยีการผลิตที่ได้รับการปรับปรุงทำให้สามารถขยายลำกล้องขนาดใหญ่ของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงได้ จากนั้นจึงมีการผลิตกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่หนึ่งในสิ่งที่เป็นตัวแทนมากที่สุดคือกล้องโทรทรรศน์ Ekes ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 102 ซม. ในปี 1897 และกล้องโทรทรรศน์ Rick ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 91 ซม. ในปี 1886

กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงมีข้อได้เปรียบทางยาวโฟกัส สเกลจานใหญ่ ท่อโค้งงอไม่ไว เหมาะที่สุดสำหรับงานวัดทางดาราศาสตร์แต่มันมีสีตกค้างอยู่เสมอ ในเวลาเดียวกันกับรังสีอัลตราไวโอเลต การดูดกลืนรังสีอินฟราเรดนั้นทรงพลังมากในขณะที่ระบบเทแก้วออพติคอลขนาดใหญ่เป็นเรื่องยาก แต่สำหรับกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงของกล้องโทรทรรศน์ Yerkes ที่สร้างขึ้นในปี 1897 การพัฒนาได้มาถึงจุดสูงสุดแล้ว เนื่องจากหนึ่งร้อยปีนี้ไม่มีกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงที่ดีกว่านี้ปรากฏขึ้น