开普勒式望远镜，其工作原理主要基于两个凸透镜的组合。这种设计在专业级望远镜中，如军用和小型天文望远镜中广泛采用，因为它们能提供清晰的实像和优良的性能。然而，这种结构的成像是倒立的，因此需要额外的正像系统来纠正这一问题。
正像系统有两种主要类型：棱镜正像系统和透镜正像系统。常见的双筒望远镜，其前宽后窄的布局，通常采用双直角棱镜正像系统。这种设计的优点在于同时实现了正像，并通过两次光轴折叠，显著减小了望远镜的体积和重量，使得便携更为便捷。
另一种透镜正像系统，虽然成本较高，但如俄罗斯的20×50三节伸缩单筒望远镜，采用的是精心设计的透镜系统，以实现倒转像。这种技术在某些特定场景下具有其独特价值。
开普勒望远镜的独特之处在于它通过监测恒星亮度的周期性变化来探索太阳系外的行星。当地球上的观察者观察星空时，如果一颗行星从其母恒星前经过，母恒星的亮度会稍有减小。而开普勒望远镜凭借其卓越的敏感度，能更深入地探测到这种微小的亮度变化。
更值得一提的是，开普勒望远镜搭载了太空中最强大的照相机，拥有95兆像素的电荷耦合器（CCD）阵列，其功能类似于数码相机的CCD，使得它在太空观测地球时，能捕捉到极微小的细节，例如在夜晚观察到小镇居民关闭门廊的场景。
开普勒式望远镜，折射式望远镜的一种。物镜组也为凸透镜形式，但目镜组是凸透镜形式。这种望远镜成像是上下左右颠倒的，但视场可以设计的较大，最早由德国科学家开普勒（Johannes Kepler）于1611年发明。为了成正立的像，采用这种设计的某些折射式望远镜，特别是多数双筒望远镜引在光路中增加了转像稜镜系统。此外，几乎所有的折射式天文望远镜的光学系统为开普勒式。