巨大望遠鏡早已存在，它們可以觀測到光譜中人類肉眼所不可見的部分，從紅外線以上的低頻無線電波到紫外線以上的高頻伽馬射線，然而，沒有哪個傳統光學望遠鏡可以與大型雙筒望遠鏡相提並論。它價值6000萬英磅，是亞利桑那大學格雷安山國際天文台最寶貴的明珠，從製造至今已有20年歷史，是繼赫茲次毫米波望遠鏡和梵蒂岡尖端技術望遠鏡以來建於10500英尺山頂上的第三個望遠鏡。
觀測地點安裝在美國亞利桑那州海拔3190米高的格雷厄姆山上的大型雙筒望遠鏡經過了8年的計畫和建造。這個天文望遠鏡建成後將成為世界上最大的單個天文望遠鏡，整個項目共耗資1.2億美元。格雷厄姆山遠離大城市的燈光，水汽或塵埃也很少，在天文學家眼裡是理想的觀測地點。光學望遠鏡用於聚光的鏡面大小至關重要，鏡面面積越大，觀測到微弱物體的能力越強。
構造大型雙筒望遠鏡兩個凹鏡直徑分別達8.4米，總面積加起來可達110平方米。兩面凹鏡片的表面加工精度非常高，它們安裝在一個整體上，可以同時對準要觀察的目標天體，藉助光線干涉原理，所獲圖像的清晰度可與23米直徑的鏡片相當。它是一個單一整體，因此稱為世界最大的單個望遠鏡。有些龐大的射電望遠鏡是由許多台小望遠鏡組成的陣列，並非單個望遠鏡。
運作套用美國大型望遠鏡自2005年10月12日以來開始部分運作，當時只有一個鏡片投入使用，用以觀測仙女座中的螺鏇星雲。美國大型雙筒望遠鏡於2007年捕獲了首批圖像。2008年，當2個鏡片同時投入使用後，大型望遠鏡變得前所未有的強大，天文學家們可以使用新設備以從所未有的精確度探測宇宙的過去。它的2個直徑27英尺的鏡片使其擁有了相當於單個直徑39英尺的鏡片的聚光能力，以及直徑75英尺的望遠鏡的解析度。亞利桑那大學的彼得·斯奇特馬特教授說：“我們從未曾見過有如這個望遠鏡所拍攝到的圖像。”
照片展示了名為NGC 2770的螺鏇星雲，該星雲距離我們銀河系1.02億光年。通過色彩分析，科學家們可以確定懸浮於這個扁平的發光氣體圓盤中數百萬恆星的溫度。這實際上是一張合成圖片：相同的場景分別以紫外線和綠光線進行拍攝，從而顯示出該區域恆星形成的活動性，同時紅色光區域顯示的是更老、更冷的恆星。這樣的三張圖片合併之後便形成一張美麗的圖片，能在同一時刻展現該星體的不同特徵。
據專家估計，美國大型望遠鏡在未來10至15年內將是世界最大的單個望遠鏡。近年來，歐洲和美國的天文學家一直在討論建造一個鏡面直徑達30米至100米的巨型望遠鏡的可行性和價值。馬普學會天文學家稱，美國大型望遠鏡也只是下一代望遠鏡的過渡產品。
