Newtoniaanse telescoop
Newtons idee voor een spiegeltelescoop was niet nieuw. Galileo Galilei en Giovanni Francesco Sagredo hadden al kort na de uitvinding van de brekingstelescoop gesproken over het gebruik van een spiegel als beeldvormend objectief, en anderen, zoals Niccolò Zucchi, beweerden al in 1616 met het idee te hebben geëxperimenteerd. Het is zelfs mogelijk dat Newton het boek Optica Promota van James Gregory uit 1663 heeft gelezen, waarin ontwerpen voor spiegeltelescopen met parabolische spiegels werden beschreven (een telescoop die Gregory tevergeefs had proberen te bouwen).
Newton bouwde zijn spiegeltelescoop omdat hij vermoedde dat hij daarmee zijn theorie kon bewijzen dat wit licht uit een spectrum van kleuren is opgebouwd. Kleurvervorming (chromatische aberratie) was de voornaamste fout van brekingstelescopen in Newtons tijd, en er waren veel theorieën over de oorzaak ervan. In het midden van de jaren 1660 kwam Newton met zijn werk aan de kleurentheorie tot de conclusie dat dit defect werd veroorzaakt doordat de lens van de brekingstelescoop zich net zo gedroeg als prisma’s waarmee hij experimenteerde, waardoor wit licht werd gebroken in een regenboog van kleuren rond heldere astronomische objecten. Als dit waar was, dan kon chromatische aberratie worden geëlimineerd door een telescoop te bouwen die geen lens gebruikte – een spiegeltelescoop.
Aan het eind van 1668 bouwde Isaac Newton zijn eerste spiegeltelescoop. Hij koos een legering (speculum metaal) van tin en koper als het meest geschikte materiaal voor zijn objectieve spiegel. Later bedacht hij middelen om de spiegel te vormen en te slijpen en wellicht was hij de eerste die een pekschoot gebruikte om het optische oppervlak te polijsten. Hij koos een sferische vorm voor zijn spiegel in plaats van een parabool om de constructie te vereenvoudigen; hoewel dit sferische aberratie zou introduceren, zou het toch chromatische aberratie corrigeren. Hij voegde aan zijn reflector toe wat het kenmerk is van het ontwerp van een Newtonse telescoop, een tweede diagonaal gemonteerde spiegel in de buurt van het brandpunt van de primaire spiegel om het beeld onder een hoek van 90° te weerkaatsen naar een oculair dat aan de zijkant van de telescoop was gemonteerd. Door deze unieke toevoeging kon het beeld worden bekeken met minimale obstructie van de objectiefspiegel. Hij maakte ook de buis, de montering en de hulpstukken. Newtons eerste versie had een primaire spiegeldiameter van 33 mm en een brandpuntsverhouding van f/5. Hij ontdekte dat de telescoop zonder kleurvervormingen werkte en dat hij er de vier Galileïsche manen van Jupiter en de maansikkelstand van de planeet Venus mee kon zien. Newtons vriend Isaac Barrow toonde eind 1671 een tweede telescoop aan een kleine groep van de Royal Society of London. Zij waren er zo van onder de indruk dat zij hem in januari 1672 aan Charles II demonstreerden. Newton werd in datzelfde jaar toegelaten als fellow van de Society.
Net als Gregory voor hem vond Newton het moeilijk om een effectieve reflector te construeren. Het was moeilijk om het metaal van het speculum tot een regelmatige kromming te slijpen. Het oppervlak werd ook snel vuil; het geringe reflectievermogen van de spiegel en de geringe afmetingen zorgden ervoor dat het zicht door de telescoop zeer zwak was in vergelijking met hedendaagse refractoren. Vanwege deze moeilijkheden bij de constructie werd de Newton spiegeltelescoop aanvankelijk niet op grote schaal toegepast. In 1721 toonde John Hadley een sterk verbeterd model aan de Royal Society. Hadley had veel van de problemen bij het maken van een parabolische spiegel opgelost. Zijn Newtonian met een spiegeldiameter van 6 inch (150 mm) stak gunstig af bij de grote luchtbuigende telescopen van die tijd. De afmetingen van spiegeltelescopen namen daarna snel toe, waarbij de primaire spiegeldiameter van de ontwerpen ongeveer elke 50 jaar verdubbelde.