Il teleobiettivo è un obiettivo con angolo di campo inferiore ai 45º, ovvero con focale maggiore della diagonale del fotogramma.

Realizzare un teleobiettivo è in teoria semplice; il teleobiettivo più elementare è una lente con grande lunghezza focale.

Un teleobiettivo che avesse una lunghezza fisica pari alla sua distanza focale sarebbe però molto ingombrante. Per questo motivo i progettisti creano teleobiettivi compatti e cioè composti da molte lenti in modo da avere una lunghezza fisica inferiore alla lunghezza focale. Così p.es. un teleobiettivo 200mm può essere lungo 12cm, solo il 60% della sua lunghezza focale.

Alcuni arrivano a definire un teleobiettivo come un obiettivo che ha una lunghezza fisica inferiore alla sua focale.

La caratteristica principale di un teleobiettivo è di catturare un piccolo angolo di campo e quindi di mostrare un'immagine ingrandita. Il suo comportamento è quindi simile a quello di un cannocchiale o binocolo.

Volendo misurare l'ingrandimento fornito da un teleobiettivo, come per i binocoli, basta dividere la focale del tele per la focale normale. P.es. un 300mm sul 35mm, essendo la diagonale del 24x36 di 43mm dà un ingrandimento di 300/43 ~ 7.

Anche in questo caso serve la funzione tangente. Detta f la focale cercata e ricordando che la diagonale del fotogramma 24x36 è per il teorema di Pitagora:

t = √(24 + 36) = √1872 = 43.26...mm 

segue che:

tan(1º) = 21.63/f   e quindi   f = 21.63/tan(1º) = 1239.2..mm

Dunque per coprire un angolo di 2º sul formato 35mm occorre un tele con più di un metro di focale! In effetti siamo già nel campo dell'osservazione astronomica.