Isaac Newton bouwde zijn spiegeltelescoop als bewijs voor zijn theorie dat wit licht is opgebouwd uit een spectrum van kleuren. Hij was tot de conclusie gekomen dat de lens van een brekingstelescoop zou lijden onder de dispersie van licht in kleuren (chromatische aberratie). De telescoop die hij construeerde maakte gebruik van spiegels als objectief die dat probleem omzeilden. Voor de primaire spiegel gebruikte Newton een speciale samenstelling van metaal, bestaande uit zes delen koper en twee delen tin, een vroege samenstelling van speculaasmetaal. Hij bedacht middelen om de spiegel te vormen en te slijpen en wellicht was hij de eerste die een pekschoot gebruikte om het optische oppervlak te polijsten. Hij koos een sferische vorm voor zijn spiegel in plaats van een parabool om de constructie te vereenvoudigen: hij had zich ervan vergewist dat de chromatische, en niet de sferische aberratie, de voornaamste fouten van brekingstelescopen vormden. Hij voegde aan zijn reflector wat het kenmerk is van het ontwerp van een “Newtonse telescoop”, een secundaire “diagonale” spiegel toe in de buurt van het brandpunt van de primaire spiegel om het beeld onder een hoek van 90° te weerspiegelen in een oculair dat aan de zijkant van de telescoop was gemonteerd. Door deze unieke toevoeging kon het beeld worden bekeken met minimale obstructie van de objectiefspiegel. Hij maakte ook alle buizen, bevestigingen en hulpstukken.
Newton beschreef zijn uitvinding als volgt:
“De diameter van de bol waarop het metaal hol geslepen was, was ongeveer 25 Engelse Inches, en bijgevolg de lengte van het instrument ongeveer zes Inches en een kwart. De oogglasplaat was plano-convex, en de diameter van de bol waarop de convexe zijde was geslepen was ongeveer 1/5 duim, of iets minder, en bijgevolg vergrootte het tussen 30 en 40 keer. Door een andere manier van meten vond ik een vergroting van 35 maal. Het holle metaal had een opening van een duim en een derde deel, maar de opening werd niet beperkt door een ondoorzichtige cirkel, die de rand van het metaal rondom bedekte, maar door een ondoorzichtige cirkel, geplaatst tussen het oogglas en het oog, en in het midden geperforeerd met een klein rond gat waardoor de stralen naar het oog konden gaan. Want door deze cirkel hier te plaatsen, wordt veel van het verkeerde licht tegengehouden, dat anders het gezichtsvermogen zou hebben verstoord. Door het te vergelijken met een vrij goed perspectief van vier voet lang, gemaakt met een hol oogglas, kon ik op een grotere afstand lezen met mijn eigen instrument dan met het glas. Toch leken de voorwerpen er veel donkerder in dan in het glas, deels omdat er meer licht verloren ging door reflectie in het metaal dan door breking in het glas, en deels omdat mijn instrument overbelast was. Had het maar 30 of 25 keer vergroot, dan zou het Voorwerp er levendiger en aangenamer hebben uitgezien” … “Het object-metaal was twee duim breed, en ongeveer een derde deel van een duim dik, om te voorkomen dat het zou buigen. Ik had twee van deze metalen, en toen ik ze beide had gepolijst, probeerde ik welke het beste was; en ik maalde de andere opnieuw, om te zien of ik hem beter kon maken dan die welke ik had gehouden.”
Newton beschrijft een telescoop met een objectief met een holle hoofdspiegel met een diameter van 50 mm en een dikte van 0,3 inch, geslepen om te passen in een bol met een diameter van 25 inch, wat een straal geeft van 12,5 inch en een brandpuntsafstand van 158 mm. De spiegel werd verkleind tot een effectieve apertuur van 1,3 inch door een schijf met een gat erin tussen het oog van de waarnemer en het oculair te plaatsen. De telescoop had een vlakke diagonale secundaire spiegel die het licht weerkaatste in een hoek van 90° naar een Plano-convex oculair met een waarschijnlijke brandpuntsafstand van 4,5 mm, wat de door hem waargenomen 35-voudige vergroting opleverde. Newton zei dat de telescoop 6,25 inch lang was; dit komt overeen met de lengte van het instrument dat is afgebeeld in zijn monografie “Opticks”. Het lijkt erop dat de tweede telescoop, die aan de Royal Society werd gepresenteerd, een langere brandpuntsafstand heeft, aangezien deze aanzienlijk langer is dan de eerste die op zijn afbeelding te zien is en in “Opticks” wordt beschreven. Newton voltooide zijn eerste spiegeltelescoop eind 1668 en schreef er voor het eerst over in een brief van 23 februari 1669 aan Henry Oldenburg (secretaris van de Royal Society).”.
Newton ontdekte dat hij met zijn nieuwe kleine telescoop de vier Galileïsche manen van Jupiter en de halvemaanfase van de planeet Venus kon zien. Newtons vriend Isaac Barrow toonde de telescoop eind 1671 aan een kleine groep van de Royal Society of London. Zij waren er zo van onder de indruk dat ze hem in januari 1672 demonstreerden voor Charles II. De telescoop bleef in het depot van de Royal Society totdat hij uiteenviel en uit hun archieven verdween. De laatste verwijzing ernaar dateert uit 1731, toen werd gezegd dat er slechts twee spiegels van waren overgebleven.
Het praktische potentieel van Newtons eerste telescoop werd duidelijker tegen het einde van de 18e eeuw, toen de grootste reflector was uitgegroeid tot een opening van bijna 50 inch (126 cm), terwijl het grootste objectief met achromatische lenzen niet meer dan ongeveer 5 inch (13 cm) was.
Er is enige onduidelijkheid geweest over de vroege telescopen die Newton bouwde, maar het is nu duidelijk dat zijn eerste telescoop een prototype was dat hij in 1668 bouwde. Dit werd alleen gezien door een paar vrienden in Cambridge en er is heel weinig van bekend. Dit prototype had een spiegel van iets meer dan een duim in diameter, waarschijnlijk 1,3 duim, en ongeveer 6 duim in lengte. Newton verwees in latere jaren zelden naar dit prototype en daarom wordt zijn tweede telescoop vaak zijn eerste genoemd.
Newtons tweede telescoop werd gemaakt in 1671; hij had een spiegel met een diameter van 2 inch en een brandpuntsafstand van tussen de 6,25″ en 6,3″. Hij maakte twee spiegels en koos de beste voor de telescoop. Hij hield deze telescoop niet lang, maar schonk hem aan de Royal Society voor onderzoek. In een verslag van deze telescoop vlak na de presentatie in december 1671 werd beschreven dat hij ongeveer 7 inch lang was en ongeveer 2,25 inch in diameter. Het beeld werd bekeken door een gat in de zijkant van de buis “ongeveer zo groot als een grote speldenkop”. De buis bestond uit één stuk en de spiegel werd vanaf de onderkant naar boven bewogen om hem scherp te stellen. Hij was gemonteerd op een kogelgewricht. Deze tweede telescoop bleef bij het genootschap en in 1731 was hij zo ver uiteengevallen dat alleen de twee metalen spiegels nog over waren. Daarna is hij verdwenen. Het is zeker dat dit niet de telescoop is die de Royal Society nu in haar bezit heeft, want deze spiegel bevatte zilver en de spiegel van de derde telescoop bevat geen zilver, maar arsenicum. Dit was iets wat Newton voorstelde als verbetering van zijn tweede telescoopspiegel omdat hij vond dat het metaal te zacht was door het zilver.
Newtons derde telescoop werd in 1671-1672 gebouwd door Newton en zijn “kamergenoot” aan het Trinity College John Wickins. Hij rapporteerde dat Wickins de spiegel beter in elkaar had gezet dan hij bij zijn tweede telescoop had gedaan. Dit is de telescoop die hij bij zich had toen hij Opticks schreef. De telescoop dook enige tijd later op in de winkel van Heath and Wing instrumentmakers, samen met een instrument van Newtons dat aan Edmond Halley toebehoorde. Het is zeer waarschijnlijk dat de telescoop was overgegaan naar Halley en vervolgens naar Heath en Wing. Van deze derde telescoop werd de spiegel in 1694 beschadigd door Newton toen hij hem wilde schoonmaken. Men denkt dat de spiegel later door restaurateurs opnieuw is gedimensioneerd, waarbij de gestopte oculairopening op de juiste afstand voor een 6,25 inch brandpuntsafstand spiegel is geplaatst en de nieuwe oculairpositie voor de huidige brandpuntsafstand van de spiegel van 8,5 inch. Het huidige messing oculair is niet origineel en is later toegevoegd. Deze telescoop werd gerestaureerd door Heath and Wing en in 1766 aan de Royal Society gepresenteerd als de telescoop die Newton had gemaakt. Later is er een plaquette op aangebracht met het onjuiste opschrift dat het zijn eerste telescoop was, gemaakt in 1671. Deze telescoop bevat waarschijnlijk de originele spiegels, opnieuw geslepen, een deel van het originele voetstuk, de originele steunbalk en mogelijk de originele buis of delen daarvan.