Ein Weltraumteleskop ist ein astronomisches Beobachtungsinstrument, das außerhalb der Erdatmosphäre arbeitet. Es kann die Erde umkreisen oder – wie das James-Webb-Weltraumteleskop – weit entfernt von ihr betrieben werden.
Der große Vorteil liegt oberhalb der Atmosphäre: Luftunruhe verzerrt dort keine Bilder, und Strahlungsbereiche können beobachtet werden, die vom Boden aus teilweise oder vollständig blockiert werden. Dazu gehören etwa Ultraviolett-, Röntgen- und große Teile der Infrarotstrahlung.
Weltraumteleskope bestehen meist aus optischen Systemen, Detektoren und weiteren wissenschaftlichen Instrumenten. Bekannte Beispiele sind Hubble und Webb. Je nach Konstruktion untersuchen sie Sterne, Galaxien, Exoplaneten oder andere kosmische Erscheinungen. Der Begriff beschreibt dabei das Beobachtungsinstrument beziehungsweise die dafür gebaute Raumsonde – nicht jeden Satelliten im All.