Radioteleskopy są przydatne w astronomii, ponieważ fale radiowe można obserwować o każdej porze dnia i nocy. Fale radiowe nie są również zniekształcane przez atmosferę ziemską ani przez gaz i pył.
W przeciwieństwie do światła widzialnego fale radiowe nie są pochłaniane przez chmury, więc astronomowie mogą robić obserwacje nawet podczas sztormowej pogody. Podczas gdy światło widzialne jest nieco zniekształcone przez ziemską atmosferę, fale radiowe są tak długie, że nie są zniekształcone, co daje dokładniejszy obraz. Ponadto słońce wytwarza dużo fal w zakresie widzialnym, ale nie wiele fal radiowych. Z tego powodu teleskopy optyczne mogą działać tylko w nocy, ale radioteleskopy działają dzień i noc.
Większość obiektów we wszechświecie emituje fale radiowe. Niektóre są trudne lub niemożliwe do zaobserwowania w różnych częściach spektrum światła, ponieważ pył i gaz pochłaniają i zniekształcają tak wiele innych długości fal. W związku z tym teleskopy radiowe są najwygodniejszym sposobem obserwowania przez astronom takich rzeczy, jak tworzenie się galaktyk.
Od stycznia 2015 r. planowane jest połączenie światowego szeregu radioteleskopów, aby skutecznie zbudować teleskop tak duży jak Ziemia, zwany Teleskopem Horyzontu Eventowego. Astronomowie mają nadzieję, że wykorzystają teleskop Horizon zdarzeń do obserwacji czarnej dziury w centrum galaktyki Drogi Mlecznej. Nie byłoby to możliwe na żadnej innej długości fali.
