تعمل التلسكوبات الفضائية عن طريق التقاط أشعة الضوء والأشعة الكهرومغناطيسية من المجرات والنجوم والكواكب والغبار الكوني وغيرها من الأجسام السماوية في الفضاء، وهي تعتمد على عدة تقنيات وأدوات لجمع المعلومات والصور من الفضاء.
تتكون التلسكوبات الفضائية من مرايا وعدسات ومستشعرات وأدوات أخرى تمكنها من التقاط الضوء وتحليله والتفاعل معه بطرق مختلفة. وتعتمد عند تحليل الضوء على الطيف الكهرومغناطيسي، حيث يتم دراسة الأطوال الموجية للأشعة الكهرومغناطيسية وخصائصها المختلفة، وتمكننا من فهم خصائص الأجسام الفضائية والظواهر المختلفة المرتبطة بها، والمساهمة في تطور الفيزياء والفلك والعديد من العلوم الأخرى.
ويعتبر التلسكوب الفضائي مفيدا جدا في البحث الفضائي، حيث يمكنه رصد الأشياء الواقعة في بعد الفضاء الذي يتعذر الوصول إليها بسهولة، ويوفر رؤية فعالة وجودة عالية للكواكب والنجوم والمجرات وغيرها من الأجسام الفضائية، مما يساعد على فهم الظواهر الفيزيائية الطبيعية والظواهر الكونية المختلفة في الفضاء، وعليه فإن التلسكوبات الفضائية هي من الأدوات الحاسمة في البحث الفضائي والاستكشاف الفضائي.