هناك العديد من التحديات التي تواجه التلسكوبات الفضائية، من بينها:
1- تلف الأجزاء الإلكترونية: حيث يمكن للأشعة الكونية وللجسيمات المشحونة في الفضاء أن تتسبب في تلف الأجزاء الإلكترونية للتلسكوب.
2- الضبابية الفضائية: حيث يمكن للغبار والغازات في الفضاء أن تتسبب في التشويش على الصور التي يلتقطها التلسكوب، مما يجعلها غير واضحة وصعبة التفسير.
3- الحفاظ على المرايا الضخمة: حيث أن المرايا الضخمة التي يستخدمها التلسكوب يجب إبقاؤها نظيفة وعديمة العيوب طوال فترة العمر الافتراضي للتلسكوب، وهذا يتطلب جهوداً ومصاريف إضافية.
4- الصدأ والتآكل: حيث يمكن للأشعة فوق البنفسجية وللأكسجين وغيرهما من الملوثات في الفضاء أن تتسبب في التآكل والصدأ على بعض أجزاء التلسكوب الخارجية.
5- تحقيق الدقة: يعتبر تحقيق الدقة في الصور التي يلتقطها التلسكوب التحدي الأكبر، حيث يجب عليه تحديد موقع الأجرام السماوية بدقة كبيرة مع تجنب الخطأ بأقل درجة ممكنة.