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Le pouvoir de résolution, également appelé pouvoir séparateur, indique la distance angulaire minimale devant séparer deux objets pour qu’ils puissent encore être détectés en tant que deux objets. La distance angulaire s’exprime en secondes d’arc ("), avec 1" = 1/3 600°.

Les étoiles doubles conviennent parfaitement bien pour servir d’objets test, en particulier celles où les deux composantes ont pratiquement la même luminosité. Il existe deux critères d’évaluation du pouvoir séparateur :

• Le critère de Rayleigh découle de la théorie de la diffraction : deux objets peuvent être observés séparément lorsque le maximum de l’un coïncide avec le premier minimum de diffraction de l’autre. Pour un système d’étoiles doubles, ceci correspond à la vision d’un 8. De la théorie de la diffraction découle, pour une longueur d’onde de 550 nanomètres (c’est-à-dire à la sensibilité maximale de l’œil humain) : pouvoir séparateur en secondes d’angle = 138 / ouverture en mm. Un télescope d’une ouverture de 120 mm voit donc sous la forme d’un 8 un système d’étoiles doubles dont les deux composants sont espacés de 1,15".
• Le critère de Dawes est une formule empirique reposant sur des observations. On peut ainsi également identifier une étoile comme étant une étoile double si elle a un aspect ovale, c’est-à-dire qu’elle ressemble plus à un 0 qu’à un 8. L’expérience montre que le pouvoir séparateur se définit de la façon suivante : pouvoir séparateur en secondes d’angle = 117 / ouverture en mm. Le télescope de 120 millimètres présenterait ainsi une étoile double à 0,9" sous la forme d’un objet ovale.

Techniquement, le pouvoir séparateur est ainsi défini par l’ouverture du télescope : plus l’ouverture est grande, plus les étoiles doubles ou les structures des planètes peuvent être proches, pour être encore détectées en tant que telles. Mais, dans la pratique, la turbulence atmosphérique (« seeing »), en particulier, est un facteur important qui limite souvent le pouvoir séparateur à une seconde d’angle. S’y ajoute le comportement thermique du télescope qui, pour l’observation, doit être adapté à la température ambiante.