Contrastando com um telescópio óptico, que produz imagens a partir da luz visível, um radiotelescópio observa as ondas de rádio emitidas por fontes de rádio, normalmente através de uma ou um conjunto de antenas parabólicas de grandes dimensões.[1]

No entanto, o mais conhecido (embora não sendo capaz de ser direccionado) é o Radiotelescópio de Arecibo, localizado em Arecibo, Porto Rico. Outro, também muito conhecido, é o Very Large Array (VLA), em Socorro, Novo México. O maior radiotelescópio na Europa tem uma antena de 100 metros de diâmetro, em Effelsberg, Alemanha, e também foi, durante 30 anos, o maior, com a possibilidade de ser direccionado, até à inauguração do Telescópio Green Bank em 2000. O diâmetro típico de uma antena de um radiotelescópio é de 25 metros, e dezenas de radiotelescópios de tamanho idêntico operam em rádio-observatórios em todo o mundo.[1]

No Brasil, o principal radiotelescópio existente é o Rádio Observatório de Itapetinga[2], com uma grande antena de quase 14 metros de diâmetro - tamanho muito próximo ao da antena encontrada em Euzébio, no Ceará, um dos principais equipamentos que medem a Geodésia no mundo - que observa, principalmente, dados provenientes do Sol, além de outras fontes como galáxias e planetas. Opera entre as frequências de 22 e 48 GHz. Em Cachoeira Paulista está localizado um dos radiotelescópios do Projeto GEM, que mede continuamente a emissão rádio da Via Láctea na faixa compreendida entre 408 MHz e 10 GHz.[3][1]

Em Portugal, foi instalado na Pampilhosa da Serra outro radiotelescópio do Projeto GEM.

A área da astronomia relacionada com as observações realizadas por estes radiotelescópios é designada de radioastronomia.[1]

Muitos dos corpos celestes, como os pulsares ou galáxias activas (como os quasares), produzem radiação em radiofrequência e são, portanto, observáveis na região rádio do espectro electromagnético. Examinando a frequência, potência e tempo das emissões rádio destes objectos, os astrónomos podem aumentar a sua percepção do Universo.[1]

Os radiotelescópios são também, ocasionalmente, incluídos na procura de vida extraterrestre e no acompanhamento das sondas espaciais (ver Deep Space Network) e satélites.

A China concluiu o maior radiotelescópio do mundo em julho de 2016. O novo radiotelescópio custou cerca de 165 milhões de euros e começou a ser construído em 2011. Localiza-se numa zona rural da província de Guizhou. O radiotelescópio vai ser inaugurado em setembro de 2016 e tem cerca de 500 metros de diâmetro, ultrapassando os 305 metros do até então maior equipamento do género, localizado em Porto Rico [4].