تختلف التلسكوبات الفضائية عن بعضها البعض من ناحية المهمة التي صممت من أجلها والتقنيات التي استخدمت في تصنيعها. ومن بين الفروقات الرئيسية بين التلسكوبات الفضائية المختلفة تشمل:
1- الحجم والتصميم: يختلف حجم وتصميم التلسكوبات الفضائية بناء على وظيفتها الأساسية، فبعضها صمم لكشف الأجسام الكونية الصغيرة ويكون مصممًا بحجم صغير، بينما التلسكوبات الأخرى، مثل هابل، يصمم بحجم كبير لرصد الأجرام البعيدة.
2- الطيفية: تختلف التلسكوبات الفضائية من حيث نطاقات الطيفية التي يمكن رصدها. فمثلاً، يمكن للتلسكوبات المصممة لرصد الأشعة السينية رؤية أشياء كونية لا يمكن للتلسكوبات المصممة لرؤية الضوء القابل للرؤية رؤيتها.
3- المدة الزمنية للعملية: تختلف التلسكوبات الفضائية بإعدادها للعمليات القصيرة أو الطويلة، فمثلاً يعمل بعض التلسكوبات الفضائية بشكل مستمر، بينما يوجد تلسكوبات فضائية تعمل لفترات محدودة.
4- التقنيات البصرية: تختلف التلسكوبات الفضائية بتقنيات الرصد التي تستخدمها، فمثلاً يمكن لبعض التلسكوبات تضخيم الأشياء البعيدة باستخدام طريقة التثبيت، في حين يمكن لبعض التلسكوبات العمل بشكل مشابه للعين البشرية.
5- الهدف الرئيسي: يختلف هدف التلسكوبات الفضائية بناءً على الاستخدام الذي صممت من أجله، فمثلاً تم تصميم التلسكوب جيميني لرصد الأجرام النجمية، بينما صمم تلسكوب كيلر لرصد الأشعة السينية.