Astronomi, yalnızca gözle görülebilen ışıkla sınırlı kalmayı çoktan aştı. Kızılötesi görünür ışık teleskop karşılaştırması, iki dalga boyu aralığının evrenin farklı boyutlarını açığa çıkardığını gösterir. Görünür ışık teleskopları, insan gözünün algıladığı dalga boyu aralığında çalışır (yaklaşık 380-700 nanometre). Yıldızların, galaksilerin ve bulutsuların düzgün görüntülerini elde etmek için kullanılır. Optik ayna ya da lens sistemleri bu ışığı toplar ve odaklar. Atmosfer görünür ışığı görece az absorbe eder; bu nedenle yüksek rakımlı yerden gözlem istasyonları hâlâ son derece etkin çalışabilir. Kızılötesi görünür ışık teleskop karşılaştırmasında kızılötesi teleskopların temel avantajı toz bulutlarının arkasını görebilmesidir. Görünür ışık yoğun toz bölgelerinde soğurulur ya da saçılır; dolayısıyla yıldız oluşum bölgeleri, galaksi merkezleri ve toz örtülü yapılar görünür ışıkta gizli kalır. Kızılötesi dalgalar bu tozun içinden geçebilir ve arkasındaki kaynağa ulaşabilir. Bu nedenle yıldız doğum bölgelerini, protoplaneter diskleri ve erken evrende oluşmuş son derece uzaktaki galaksileri gözlemlemek için kızılötesi teleskoplar ön planda tutulur. Kırmızıya kayma da kızılötesi astronominin zorunlu olduğu durumları yaratır. Erken evrende oluşmuş çok uzak galaksilerin ışığı, evrenin genişlemesiyle birlikte kızılötesi bölgeye kaymış durumdadır. Görünür dalga boyunda bu galaksiler artık görülemez; kızılötesi detektörler bu ışığı yakalar. Bir kısıtlama ise kızılötesi gözlemciler için önemlidir: Dünya atmosferi kızılötesi ışığın büyük bölümünü absorbe eder. Uzayda konumlanan kızılötesi teleskoplar (James Webb Uzay Teleskobu gibi) bu engeli aşmak için tasarlanmıştır. Yerden gözlem ancak atmosferin pencere bıraktığı belirli kızılötesi alt aralıklarda mümkündür. Kızılötesi görünür ışık teleskop karşılaştırmasında iki aracın birbirini tamamladığı görülür. Görünür ışık galaksilerin yüzeysel yapısını ve içindeki yıldız nüfusunu gösterir; kızılötesi bu yapıların gizli derinliklerini açar.