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1932年，央斯基（K. G. Jansky）用无线电天线探测到来自银河系中心人马座方向的射电辐射，从而标志着人类打开了在传统光学波段之外观测天体的第一个窗口。
射电望远镜在“二战”后带动了天文学的振兴。如20世纪60年代时类星体、脉冲星、星际分子和宇宙微波背景辐射这些被称为天文学的四大发现均由射电望远镜担纲。射电望远镜的每一次长足的进步都让天文学向前迈进了一步。
1946年，英国曼彻斯特大学建造了直径为66.5米的固定式抛物面射电望远镜，1955年又建成了当时世界上最大的可转动抛物面射电望远镜。
20世纪60年代，美国在波多黎各阿雷西博镇建造了直径达305米的抛物面射电望远镜，它是顺着山坡固定在地表上的，不能转动，这是世界上最大的单孔径射电望远镜。
1962年，赖尔（Ryle）发明了综合孔径射电望远镜并获得1974年诺贝尔物理学奖。综合孔径射电望远镜实现了由多个较小天线结构获得相当于大口径单天线所能取得的效果。
20世纪70年代，德国在波恩附近建造了100米直径的全向转动抛物面射电望远镜，这是世界上最大的可转动单天线射电望远镜。
20世纪80年代以来，欧洲的VLBI网、美国的VLBA阵、日本的空间 VLBI相继投入使用，这是新一代射电望远镜的代表，它们在灵敏度、分辨率和观测波段上都大大超过了以往的望远镜。其中，美国的超长基线阵列（VLBA）由10个抛物天线组成，横跨从夏威夷到圣科洛伊克斯8 000千米的距离，其精度是哈勃太空望远镜的500倍，是人眼的60万倍。它所达到的分辨率相当于让一个站在纽约的人阅读位于洛杉矶的一张报纸。