กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง (อังกฤษ: refracting telescope) เป็นกล้องโทรทรรศน์ประเภทแรกที่ได้รับการคิดค้นขึ้นในปี ค.ศ. 1608 โดย ฮันส์ ลิปเปอร์แฮย์ ช่างทำแว่นตาชาวฮอลันดา ซึ่งค้นพบคุณสมบัติการขยายภาพเมื่อนำเลนส์นูนสองชิ้นมาเรียงกันในระยะที่เหมาะสม ต่อมา กาลิเลโอ กาลิเลอี เป็นบุคคลแรกที่ริเริ่มนำกล้องมาใช้สังเกตดวงดาวเมื่อปี ค.ศ. 1609
ใช้เลนส์สองชิ้น คือที่เห็นเป็นท่อนยาว ๆ โดยมากจะเป็นกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงเพราะความยาวของกล้องเท่ากับความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุและเลนส์ใกล้ตารวมกัน กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงให้ภาพคมชัดที่สุดและสว่างที่สุดในบรรดากล้องโทรทรรศน์
ภาพดาวที่บันทึกด้วยกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงจะมีลักษณะเป็นจุดกลมที่สมบูณ์และคมชัดมากนอกจากนี้กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงมีเลนส์ทั้งบริเวณหน้ากล้องเข้าไปได้น้อย การดูแลรักษาทำได้ง่าย เลนส์ยึดอยู่กับตัวท่อของกล้องอย่างมั่นคงทำให้กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงไม่มีการวางตัวของระบบเลนส์ (Optical Alignment) ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญในกล้องโทรทรรศน์ประเภทอื่นๆ
ได้มีการคิดค้นเลนส์วัตถุเพื่อปรับปรุงจุดโฟกัสของแสงสีต่าง ๆ ให้อยู่ที่จุดเดียวกัน โดยระบบเลนส์ใหม่นี้ถูกเรียกว่า เลนส์อรงค์ (Achromatic Lens) แปลว่า "ไม่มีสีเพราะปัญหาสีรุ้งในภาพจะลดน้อยลงจนแทบสังเกตไม่เห็น" วิธีการใช้เลนส์อรงค์สร้างกล้องเป็นวิธีที่ค่อนข้างใหม่ แต่ในสมัยปี ค.ศ. 1669 ทำให้ปัญหาความคลาดสีปรากฏให้เห็นน้อยลง ซึ่งก็เป็นวิธีหนึ่งที่ช่วยได้ แต่ตัวกล้องจะมีความยาวหลายสิบเมตรทำให้สังเกตได้ไม่คล่องตัวนัก
ความคลาดสี หรือ ความคลาดรงค์ เกิดจากธรรมชาติของแสงที่หักเหผ่านเลนส์ ซึ่งแสงแต่ละความยาวคลื่นจะรวมกันที่จุดโฟกัสต่างกัน ปัญหาความคลาดรงค์สามารถแก้ไข้ได้โดยตินเลนส์เว้าอีกชิ้นหนึ่งเข้ากับเลนส์นูน ซึ่งจะช่วยให้แสงต่างช่วงคลื่น (ต่างสี) มารวมกันที่จุดเดียวกัน เลนส์ประกอบนี้มีชื้อว่า เลนส์อรงค์
กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงที่ใหญ่ทีสุดในโลกตั้งอยู่ที่หอดูดาว Yerkes Observatory ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยมีขนาดหน้ากล้อง3.69 เมตร (90นิ้ว) และมีความยาวกล้อง 700.2 เมตร
