Nella sua forma più semplice, è costituito da due sole lenti: la lente obiettiva, piano-convessa o biconvessa, e la lente oculare, piano-concava o biconcava. La distanza tra le due lenti è uguale alla differenza tra i valori assoluti delle loro focali, e l'ingrandimento è dato dal rapporto tra la lunghezza focale dell'obiettivo e quella dell'oculare.
Il vantaggio del cannocchiale galileiano è rappresentato dal fatto di fornire un'immagine diritta senza ricorrere ad un gruppo erettore. Per contro, questo tipo di configurazione ha un campo visivo estremamente ridotto, la cui illuminazione, tutt'altro che uniforme, degrada progressivamente dal centro verso il bordo. Inoltre, il che ha contribuito a decretarne il rapido abbandono in campo astronomico, esso non consente l'applicazione sul piano focale di un micrometro, cioè di un dispositivo che permetta di determinare la grandezza angolare degli oggetti osservati.
Oggi il cannocchiale galileiano trova applicazione esclusivamente nei binocoli da teatro economici (con aperture di 30-40 mm e potenze di 3-4 ingrandimenti), e nei mirini di alcune macchine fotografiche.