Isaac Newton azért építette tükrös távcsövét, hogy bizonyítsa elméletét, miszerint a fehér fény színspektrumból áll. Arra a következtetésre jutott, hogy bármely fénytörő távcső lencséje szenvedne a fény színekre való szétszóródásától (kromatikus aberráció). Az általa épített távcső objektívként tükröket használt, amelyek megkerülték ezt a problémát. A főtükör elkészítéséhez Newton egy egyedi összetételű fémet használt, amely hat rész rézből és két rész ónból állt, a spekulátorfém korai összetételét. A tükör alakítására és csiszolására eszközöket dolgozott ki, és talán ő volt az első, aki szurokolót használt az optikai felület csiszolásához. A szerkezet egyszerűsítése érdekében parabola helyett gömb alakú tükröt választott: meggyőződött arról, hogy a fénytörő távcsövek legfőbb hibája a kromatikus és nem a gömbi aberráció. Reflektorát kiegészítette azzal, ami a “newtoni távcsövek” kialakításának jellemzője: egy másodlagos “átlós” tükörrel a főtükör fókuszának közelében, amely a képet 90°-os szögben tükrözi vissza a távcső oldalára szerelt okulárba. Ez az egyedülálló kiegészítés lehetővé tette, hogy a képet az objektívetükör minimális akadályozása mellett lehessen nézni. Ő készítette az összes tubust, foglalatot és szerelvényt is.
Newton így írta le találmányát:
“A gömb átmérője, amelyre a fémet homorúra csiszolták, körülbelül 25 angol hüvelyk volt, és ennek következtében a műszer hossza körülbelül hat és egynegyed hüvelyk. A szemüvegtükör Plano-konvex volt, és a gömb átmérője, amelyre a konvex oldalát csiszolták, körülbelül 1/5 hüvelyk volt, vagy valamivel kevesebb, és ennek következtében 30-40-szeresére nagyított. Egy másik mérési módszerrel 35-szörös nagyítást találtam. A homorú fém egy hüvelyk és egyharmad résznyi nyílással rendelkezett, de a nyílást nem egy opak kör korlátozta, amely a fém végét körös-körül befedte, hanem egy opak kör, amely a szemüveg és a szem közé volt helyezve, és középen egy kis kerek lyukkal volt perforálva, amelyen keresztül a sugarak a szembe jutottak. Ez a kör ugyanis itt elhelyezve megállította a téves fény nagy részét, amely egyébként megzavarta volna a látást. Összehasonlítva egy elég jó, négy láb hosszúságú, homorú szemüvegtükörrel készített perspektívával, a saját műszeremmel nagyobb távolságból tudtam olvasni, mint az üveggel. A tárgyak mégis sokkal sötétebbnek tűntek rajta, mint az üvegben, és ez részben azért volt így, mert a fémen a fény visszaverődése miatt több fény veszett el, mint az üvegben a fénytörés miatt, részben pedig azért, mert a műszerem túl volt töltve. Ha csak 30 vagy 25-szörösére nagyítottam volna, akkor a tárgy élénkebbnek és kellemesebbnek tűnt volna” … “A tárgy-fém két hüvelyk széles volt, és körülbelül egyharmad hüvelyk vastag, hogy ne hajoljon meg. Két ilyen fémem volt, és miután mindkettőt csiszoltam, kipróbáltam, melyik a jobb; a másikat pedig újra csiszoltam, hogy lássam, nem tudnám-e jobbá tenni, mint azt, amit megtartottam.”
Newton leír egy olyan távcsövet, amelynek objektív homorú főtükre 2 hüvelyk (50 mm) átmérőjű, 0,3 hüvelyk vastagságú, 0,3 hüvelyk vastagságú, 25 hüvelyk átmérőjű gömbhöz csiszolt, ami 12,5 hüvelyk sugarat és 6,25 hüvelyk (158 mm) fókusztávolságot eredményezett. A tükör rekesznyílását 1,3 hüvelykes effektív rekesznyílásra csökkentették úgy, hogy a megfigyelő szeme és az okulár közé egy lyukas korongot helyeztek. A távcső lapos, átlós szekunder tükörrel rendelkezett, amely a fényt 90°-os szögben visszaverte egy Plano-konvex okulárba, amelynek valószínű fókusztávolsága 4,5 mm volt, így a megfigyelt 35-szörös nagyítást kapta. Newton szerint a távcső 6,25 hüvelyk hosszú volt; ez megegyezik az “Opticks” című monográfiájában ábrázolt műszer hosszával. Úgy tűnik, hogy a második távcső, amelyet a Királyi Társaságnak mutattak be, hosszabb fókusztávolsággal rendelkezett, mivel lényegesen hosszabb, mint az első, amelyet az illusztráción ábrázolt és az “Opticks”-ben leírt. Newton 1668 végén fejezte be első tükrös távcsövét, és először 1669. február 23-án Henry Oldenburgnak (a Royal Society titkárának) írt levelében írt róla.”
Newton úgy találta, hogy új kis távcsövével láthatja a Jupiter négy Galilei-holdját és a Vénusz bolygó félholdfázisát. Newton barátja, Isaac Barrow 1671 végén megmutatta a távcsövet a londoni Királyi Társaság kis csoportjának. Annyira lenyűgözte őket, hogy 1672 januárjában II. Károlynak is bemutatták. Ez a távcső a Királyi Társaság raktárában maradt, amíg szét nem esett, majd eltűnt a nyilvántartásukból. Az utolsó utalás rá 1731-ben történt, mondván, hogy csak két tükör maradt belőle.
Newton első távcsövének gyakorlati lehetőségei a 18. század végére váltak egyértelműbbé, amikor a legnagyobb tükör közel 50 hüvelykes (126 cm) apertúrára nőtt, míg a legnagyobb akromatikus lencsés objektív nem volt több, mint körülbelül 5 hüvelyk (13 cm).
A Newton által épített korai távcsövek tekintetében némi tisztázatlanság uralkodott, de ma már egyértelmű, hogy az első távcsöve egy prototípus volt, amelyet 1668-ban épített. Ezt csak néhány cambridge-i barát látta, és nagyon keveset tudunk róla. Ennek a prototípusnak valamivel több mint egy hüvelyk átmérőjű tükre volt, valószínűleg 1,3 hüvelyk, és körülbelül 6 hüvelyk hosszú. Newton a későbbi években ritkán hivatkozott erre a prototípusra, ezért második távcsövét gyakran az elsőnek nevezik.
Newton második távcsövét 1671-ben készítette; ennek tükre 2 hüvelyk átmérőjű volt, fókusztávolsága pedig 6,25″ és 6,3″ közötti. Két tükröt készített, és a legjobbat választotta ki a távcsőhöz. Ezt a távcsövet nem tartotta meg sokáig, hanem bemutatta a Királyi Társaságnak vizsgálatra. Egy 1671 decemberében, közvetlenül a bemutatás után készült beszámoló szerint a távcső körülbelül 7 hüvelyk hosszú és 2,25 hüvelyk átmérőjű volt. A képet a cső oldalán lévő lyukon keresztül lehetett nézni, amely “körülbelül akkora volt, mint egy nagy gombostű feje”. A cső egy darabból állt, és a tükröt alulról felfelé mozgatták a fókuszálás érdekében. Egy gömbcsapágyra volt szerelve. Ez a második távcső a társaságnál maradt, és 1731-re annyira szétesett, hogy csak a két fémtükör maradt meg belőle. Ezt követően eltűnt. Biztos, hogy nem ez az a távcső, amely most a Royal Society birtokában van, mivel ez a tükör ezüstöt tartalmazott, a harmadik távcsőtükör pedig nem tartalmaz ezüstöt, de arzénnel van kiegészítve. Ezt Newton a második távcsőtükrének javításaként javasolta, mivel úgy találta, hogy az ezüst miatt a fém túl puha volt.
Newton harmadik távcsövét 1671-1672-ben Newton és a Trinity College-ban dolgozó “kamaratársa”, John Wickins építette. Arról számolt be, hogy Wickins jobban megalkotta a tükröt, mint a második távcsövénél. Ez az a távcső, amely mellette volt, amikor az Opticks-et írta. A távcső egy idővel később a Heath és Wing műszerészek üzletében tűnt fel egy Edmond Halley tulajdonában lévő Newtons-műszerrel együtt. Valószínű, hogy a távcső Halleyhez, majd a Heath and Winghez került. Ennek a harmadik távcsőnek a tükrét 1694-ben Newton megrongálta, amikor megpróbálta megtisztítani. Úgy gondolják, hogy a tükröt később a restaurátorok újraszabályozták, figyelembe véve a 6,25 hüvelykes fókusztávolságú tükörnek megfelelő távolságban lévő, bedugult okulárnyílást, és a jelenlegi 8,5 hüvelykes fókusztávolságú tükörnek megfelelő új okulárpozíciót. A jelenlegi sárgaréz okulár nem eredeti, és később került bele. Ezt a távcsövet a Heath and Wing restaurálta, és 1766-ban bemutatták a Királyi Társaságnak, mint Newton által készített távcsövet. Egy későbbi időpontban a távcsőre egy emléktáblát helyeztek el, amely téves felirattal azt állította, hogy ez volt az első távcsöve, és 1671-ben készült. Ez a távcső valószínűleg tartalmazza az eredeti, újracsiszolt tükröket, az eredeti talapzat egy részét, az eredeti tartórudat és valószínűleg az eredeti tubust vagy annak részeit.