تلسكوب الأشعة السينية هو جهاز فلكي مُصمم لرصد الأجسام البعيدة في طيف الأشعة السينية، وهو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي لا يمكن رصده من سطح الأرض بسبب امتصاصه الكامل تقريبًا بواسطة الغلاف الجوي. ولهذا السبب، يجب أن تُوضع تلسكوبات الأشعة السينية على ارتفاعات شاهقة باستخدام مناطيد علمية أو صواريخ شبه مدارية أو عبر إطلاقها ضمن أقمار صناعية تدور في الفضاء.
تتكوّن تلسكوبات الأشعة السينية من عنصرين أساسيين:
البصريات: وهي أنظمة تركيز أو توجيه للأشعة (مثل العدسات أو المرايا المصممة خصيصًا للأشعة السينية)، وتقوم بجمع الإشعاع الداخل إلى التلسكوب.
الكاشف: وهو الجهاز الذي تُسجل عليه الأشعة السينية بعد تجميعها، ويُقاس من خلاله شدة الإشعاع وخصائصه الطيفية.
يُعد مرصد شاندرا للأشعة السينية (Chandra X-ray Observatory)، الذي أطلقته وكالة ناسا عام 1999، من أبرز وأطول التلسكوبات عمرًا في هذا المجال، ولا يزال قيد التشغيل حتى عام 2024.
غالبًا ما تكون تلسكوبات الأشعة السينية الحديثة مركّبة من عدة أنظمة كاشف-تلسكوب صغيرة، تعمل معًا لتوسيع القدرة التحليلية أو تحسين الأداء، بالإضافة إلى ملحقات ثابتة أو قابلة للإزالة مثل المرشحات والمطيافات التي تضيف وظائف طيفية أو تمييزية متقدمة.