Esso è costituito da due specchi concavi per l'obiettivo e da due lenti convergenti per l'oculare. Uno specchio concavo di metallo a sezione parabolica, con un foro al centro, riceve dall'oggetto molto lontano i raggi luminosi e, mediante la riflessione, forma una immagine reale davanti ad un piccolo specchio mobile, concavo, a sezione ellittica, con diametro circa uguale a quello del foro. Il secondo specchio riflette quindi i raggi verso il foro ed essi vengono raccolti dalla prima lente dell'oculare. Spostando opportunamente lo specchietto mobile, si fa in modo che la seconda lente formi una immagine virtuale ingrandita e molto lontana. Il telescopio si trova su un supporto di legno a colonnina, il quale è fissato alla scatola di legno che poteva contenere il telescopio stesso.

Il telescopio gregoriano permette di osservare oggetti lontani, fornendo di essi immagini diritte. Proposto da James Gregory nel 1663, questo telescopio, detto a riflessione, risolveva il problema della aberrazione cromatica allora presente nei telescopi a rifrazione, dotati cioè di sole lenti; problema che in quegli anni vide impegnato anche Newton.