Nicht-optische Teleskope untersuchen Licht vom Himmel mit anderen Wellenlängen als denen des sichtbaren Lichts. Es gibt viele verschiedene Arten, um eingehende Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot- und Nahinfrarotstrahlen, ultraviolette Strahlen, Röntgen- und Gammastrahlen.
Jeder Abschnitt des Lichtspektrums enthält Informationen, die sonst nicht erkannt werden könnten. Die Radioastronomie beispielsweise wurde bei der Suche nach außerirdischem Leben eingesetzt und war für die Entdeckung von Pulsaren verantwortlich. Mikrowellenastronomie hat die Restwärme des Urknalls entdeckt. Andere Teleskope verlassen das elektromagnetische Spektrum vollständig und konzentrieren sich stattdessen auf den Nachweis von Neutrinos oder geladenen Teilchen im Sonnenwind. Jede dieser Methoden öffnet ein neues Fenster für Weltraumstudien und entwickelt Daten, die optische Teleskope allein niemals könnten.