Telescopio newtoniano
La idea de Newton de un telescopio reflector no era nueva. Galileo Galilei y Giovanni Francesco Sagredo habían discutido el uso de un espejo como objetivo formador de imágenes poco después de la invención del telescopio refractor, y otros, como Niccolò Zucchi, afirmaron haber experimentado con la idea ya en 1616. Incluso es posible que Newton leyera el libro de 1663 de James Gregory Optica Promota, en el que se describen diseños de telescopios reflectores que utilizan espejos parabólicos (un telescopio que Gregory había intentado construir sin éxito).
Newton construyó su telescopio reflector porque sospechaba que podría demostrar su teoría de que la luz blanca está compuesta por un espectro de colores. La distorsión del color (aberración cromática) era el principal defecto de los telescopios refractores de la época de Newton, y había muchas teorías sobre su causa. A mediados de la década de 1660, con sus trabajos sobre la teoría del color, Newton llegó a la conclusión de que este defecto se debía a que las lentes de los telescopios refractores se comportaban igual que los prismas con los que estaba experimentando, rompiendo la luz blanca en un arco iris de colores alrededor de los objetos astronómicos brillantes. Si esto era cierto, la aberración cromática podría eliminarse construyendo un telescopio que no utilizara lentes: un telescopio reflector.
A finales de 1668 Isaac Newton construyó su primer telescopio reflector. Eligió una aleación (metal especular) de estaño y cobre como el material más adecuado para su espejo objetivo. Más tarde ideó medios para dar forma y rectificar el espejo y puede haber sido el primero en utilizar una vuelta de brea para pulir la superficie óptica. Eligió una forma esférica para su espejo en lugar de una parábola para simplificar la construcción; aunque introduciría la aberración esférica, corregiría la aberración cromática. Añadió a su reflector lo que es el sello distintivo del diseño de un telescopio newtoniano, un espejo secundario montado en diagonal cerca del foco del espejo primario para reflejar la imagen en un ángulo de 90° a un ocular montado en el lateral del telescopio. Esta adición única permitía ver la imagen con una obstrucción mínima del espejo objetivo. También fabricó el tubo, la montura y los accesorios. La primera versión de Newton tenía un diámetro de espejo primario de 1,3 pulgadas (33 mm) y una relación focal de f/5. Comprobó que el telescopio funcionaba sin distorsión del color y que podía ver con él las cuatro lunas galileanas de Júpiter y la fase creciente del planeta Venus. El amigo de Newton, Isaac Barrow, mostró un segundo telescopio a un pequeño grupo de la Royal Society de Londres a finales de 1671. Quedaron tan impresionados con él que lo mostraron a Carlos II en enero de 1672. Newton fue admitido como miembro de la sociedad ese mismo año.
Al igual que Gregory antes que él, Newton tuvo dificultades para construir un reflector eficaz. Era difícil rectificar el metal del espéculo hasta conseguir una curvatura regular. La superficie también se empañaba rápidamente; la consiguiente baja reflectividad del espejo y también su pequeño tamaño significaban que la visión a través del telescopio era muy tenue en comparación con los refractores contemporáneos. Debido a estas dificultades de construcción, el telescopio reflector newtoniano no fue inicialmente adoptado de forma generalizada. En 1721, John Hadley mostró un modelo muy mejorado a la Royal Society. Hadley había resuelto muchos de los problemas de fabricación de un espejo parabólico. Su Newtoniano, con un diámetro de espejo de 6 pulgadas (150 mm), se comparaba favorablemente con los grandes telescopios refractores aéreos de la época. Posteriormente, el tamaño de los telescopios reflectores creció rápidamente, con diseños que duplicaban el diámetro del espejo primario aproximadamente cada 50 años.