射電望遠鏡（英語：Radio telescope）是一個專門的天線和無線電接收機，在射電天文學用來接收天空中從天文射電源的無線電波。射電望遠鏡的外形差別很大，有固定在地面的單一口徑的球面射電望遠鏡，有能夠全方位轉動的類似衛星接收天線的射電望遠鏡，有射電望遠鏡陣列，還有金屬桿制成的射電望遠鏡。

1931年，美國貝爾實驗室的央斯基用天線陣接收到了來自銀河系中心的無線電波。隨后美國人格羅特·雷伯在自家的后院建造了一架口徑9.5米的天線，并在1939年接收到了來自銀河系中心的無線電波，并且根據觀測結果繪制了第一張射電天圖。射電天文學從此誕生。雷伯使用的那架天線是世界上第一架專門用于天文觀測的射電望遠鏡。

20世紀60年代天文學取得了四項非常重要的發現：脈沖星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子，被稱為“四大發現”。這四項發現都與射電望遠鏡有關。

天文望遠鏡的極限分辨率取決于望遠鏡的口徑和觀測所用的波長。口徑越大，波長越短，分辨率越高。由于無線電波的波長要遠遠大于可見光的波長，因此射電望遠鏡的分辨本領遠遠低于相同口徑的光學望遠鏡，而射電望遠鏡的天線又不能無限做大。這在射電天文學誕生的初期嚴重阻礙了射電望遠鏡的發展。

1962年，英國劍橋大學卡文迪許實驗室的馬丁·賴爾（Ryle）利用干涉的原理，發明了綜合孔徑射電望遠鏡，大大提高了射電望遠鏡的分辨率。其基本原理是：用相隔兩地的兩架射電望遠鏡接收同一天體的無線電波，兩束波進行干涉，其等效分辨率最高可以等同于一架口徑相當于兩地之間距離的單口徑射電望遠鏡。賴爾因為此項發明獲得1974年諾貝爾物理學獎。

目前射電天文學領域已經廣泛應用長基線的干涉技術，將遍布全球的射電望遠鏡綜合起來，獲得了等效口徑相當于地球直徑量級的射電望遠鏡。美國建設了VLBA，歐洲建設了歐洲甚長基線干涉測量網絡（英語：European VLBI Network）（EVN），二者組成了"全球VLBI網"，在頻率高于5GHz獲得亞毫分秒（Sub-milliarcsecond）的分辨率。臺灣中央研究院天文及天文物理研究所及其合作者美國哈佛史密松天文物理中心，曾于2009年建議將一座射電望遠鏡架設于格陵蘭，以實現次毫米波全球特長基線干涉陣列submm-VLBI，取得極高角分辨力，該座名為“格陵蘭望遠鏡”之天線碟已于2017年建置完成，于2018年1月試觀測成功，與“事件視界望遠鏡”（Event Horizon Telescope）成員連線觀測。

• 位于美國波多黎各島上的阿雷西博望遠鏡，為固定在天然火山口當中的單口徑球面天線，口徑305米，后擴建為350米。現已因嚴重損壞而退役。
• 位于美國新墨西哥州沙漠中的甚大天線陣（VLA），由27面架設在鐵軌上的口徑25米的天線組成，排列成Y字形。
• 阿塔卡瑪大型毫米波天線陣。（ALMA）
• 位于格陵蘭的格陵蘭望遠鏡次毫米波特長基線干涉儀。
• 日本的VSOP，利用日本HALCA衛星攜帶的8米射電望遠鏡與地面上的射電望遠鏡組成干涉儀。
• 德國的埃菲爾斯伯格射電望遠鏡（德語：Radioteleskop Effelsberg），口徑100米。
• 位于美國西弗吉尼亞州坡卡洪塔縣綠岸的綠堤望遠鏡，天線尺寸為100米x110米。
• 中國上海佘山天文臺的65米射電望遠鏡。
• 中國北京市密云縣密云水庫北岸國家天文臺，50米口徑射電望遠鏡。
• 中國貴州省平塘縣克度鎮大窩氹洼地的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）（目前是世界上單一口徑最大的球面射電望遠鏡）
• 俄羅斯RATAN-600環狀射電望遠鏡，直徑576米
• 日本野邊山宇宙電波觀測所的45米射電望遠鏡和野邊山毫米波陣列。
• 位于法國南賽Nan?ay觀測站，1964年建成。
• 籌建中的平方千米陣。（SKA）