X射線望遠鏡光學系統一般采用沃爾特Ⅰ型──拋物面焦點與雙曲面的后焦點重合的同軸光學系統。其焦平面通過雙曲面的前焦點。按照制作工藝來劃分,X射線望遠鏡的研制已經歷三代。第一代鏡面是鋁制的,效率為1％，1963年用這種望遠鏡拍攝到分辨率為幾角分的照片,可看出太陽上存在著X射線發射區。第二代鏡面是在光學拋光的不銹鋼模上電鑄鎳，它的效率在8.3埃處約為20％。1965年，曾用它攝得太陽像,分辨率為30,發現大面積弱發射區。第三代鏡面已在天空實驗室的望遠鏡裝置上使用，一個是利用熔石英做鏡面材料，另一個是由兩套同軸共焦系統進行套迭組成。鏡坯采用鋁材，表面鍍鎳磷合金，分辨率可達1～2，能觀測到許多日冕亮點。