红外线观测成像也与光学图像大相径庭。由于地球大气对红外线线仅有7个狭窄的“窗口”，所以红外线线望远镜常置于高山区域。世界上较好的地面红外线线望远镜大多集中安装在美国夏威夷的莫纳克亚，是世界红外线天文的研究中心。1991年建成的凯克望远镜是大的红外线线望远镜，它的口径为10米，可兼作光学、红外线两用。此外还可把红外线线望远镜装于高空气球上，气球上的红外线线望远镜的大口径为1米，但效果却可与地面一些口径更大的红外线线望远镜相当。红外线线望远镜的样子每个不同，都肯定需要电池，因为物体发出的红外线线是看不见的，机器需要在接受到红外线后，按照接受到的发出相应的可见光。发光就需要电。红外线有很多种，大多数微光夜视仪也有红外线功能，它的红外线属于短波红外线，比可见光长一点，类似遥控器。这种夜视仪设计红外线的目的是为了可以用红外线照明，这样不容易被（敌人）发现。还有一种是热成像，热成像实际也是收集热物体发出的红外线，只是这种红外线波长很长，用一般的微光夜视仪无法看见。热成像的优点是可以有效地观察热源，例如哺乳动物、汽车等等，在军事上用处很大。