Um radiotelescópio consiste num instrumento para detecção e medição da radiação electromagnética de radiofrequência, que passa através da janela de rádio (permite que ondas de rádio de comprimentos de onda de 5 mm a 30 m passem através dela) na atmosfera terrestre e que atinge a superfície da Terra. 
Existe uma grande diversidade de fontes de rádio no interior do Universo, e são necessários radiotelescópios para detectar tanto as emissões contínuas como as riscas espectrais específicas. 
O radiotelescópio mais simples é constituído por uma antena parabólica orientada juntamente com os amplificadores respectivos. A superfície parabolóide do prato reflector reflecte o sinal incidente para o foco principal do reflector. Neste ponto, os sinais de radiofrequência são amplificados mil vezes mais e convertidos numa frequência inferior, intermédia, antes da transmissão pelo cabo ao edifício de controlo. Neste local, a frequência intermédia é amplificada novamente e passa para o detector e para a unidade de visionamento. Quando as ondas de rádio vão da superfície do reflector ao foco devem estar em fase, e a superfície do prato deve estar rigorosamente construída. 
Para melhorar o problema da construção de grandes pratos com uma precisão tão elevada foi desenvolvida a técnica de interferometria de rádio. Nesta técnica é utilizado um conjunto de pequenas antenas ligadas por cabo para simular uma grande antena de prato. 
O interferómetro de 5 km de Cambridge em Inglaterra é constituído por uma rede de oito antenas parabólicas, quatro fixas e quatro móveis, dispostas longitudinalmente ao longo de uma base com 5 km de comprimento. 
O maior interferómetro deste tipo é o VLA (Very Large Array - rede muito grande) de Socorro no Novo México nos Estados Unidos da América, que entrou ao serviço em 1980. É constituído por 27 antenas parabólicas, com 26 m de diâmetro cada uma, dispostas ao longo de três braços de 20 km cada um em forma de Y. 
Entre os radiotelescópios orientáveis de maiores dimensões, actualmente existentes, encontra-se o de Effelsberg na Alemanha, cuja antena tem um diâmetro de 100 m, e o de Jodrell Bank em Inglaterra, com um diâmetro de 76 m. O radiotelescópio fixo de Arecibo em Porto Rico tem um diâmetro de 305 m, mas só pode observar uma região do céu em torno do zénite.