Atmosferin dışında bulunan teleskoplar uzayın derinliklerini daha iyi görür. Atmosferi geçemeyen ışınımı toplayabilir, böylece gökbilimcilere yıldız patlamaları gibi olaylar hakkında bilgi verebilirler. Hubble Uzay Teleskobu 20 yıldan fazla bir süredir Dünya’nın çevresindeki yörüngesinde dolanıyor. Bu teleskopta, Dünya’daki teleskoplar gibi, ışığı toplamak ve görüntü oluşturmak için bir ayna vardır. Gökbilim uyduları, parlak bulutsuları ve ışıklarının bize ulaşması milyarlarca yıl alacak kadar uzakta olan gökadaları görmemizi sağlar.