تواجه التلسكوبات الفضائية في الفضاء العديد من المشكلات والتحديات، من بينها:
1- العوامل الجوية: تخلو الفضاء من الغلاف الجوي الذي يحمي الأرض من العوامل الجوية المؤثرة على الرؤية وجودة الصور. ولكن يمكن أن يتعرض التلسكوب الفضائي لظواهر جوية خارجية مثل التأثير الشمسي وعواصف الأشعة الكونية والمغناطيسية المؤثرة على عملية الرصد.
2- التلوث الضوئي: تفتقر الفضاء إلى الضوء الصناعي والطبيعي، ولكن التلسكوب الفضائي الحساس يمكن أن يتأثر بالضوء الصادر عن الأقمار الصناعية والمحطات الفضائية والثورات الحكومية الأخرى، مما يؤثر على جودة الصور الملتقطة.
3- الهواء الضعيف: يصعب على التلسكوبات الفضائية العمل بطريقة استثنائية مع هواء ضعيف بسبب وجود الرعد والبرق والضباب والتلوث الجوي، مما يؤثر على دقة القياسات.
4- الاهتراء الطبيعي: يتعرض التلسكوب لتدمير تدريجي بمرور الزمن بسبب التعرض المتكرر للإشعاع والجريان الفضائي.
5- مشاكل فنية: تتراكم الأوساخ والشوائب على العدسات الرئيسية للتلسكوب مما يؤدي إلى تدهور الجودة البصرية وعلى الأطراف وعلى القضيب والتدخلات في وظائفه الإلكترونية.