Největší z pre-dalekohledů observatoří, nazvaný Uraniborg (Zámek nebes), byl postaven v roce 1570 a to o dánského astronoma Tychona Brahe , Observatoř měl mnoho nástrojů, které pomáhají pozorovatel přesně změřit pozice nebeských těles.
Poté, co teleskop byl vynalezen na počátku 17. století, postavené observatoře pro dalekohledy začalo nahradit dřívější observatoří. Francouzský Národní observatoř v Paříži byla založena v roce 1671. O čtyři roky později se královský Greenwich observatoř v Anglii byla založena na pomoc při určování poloh nebeských těles pro navigaci. Observatoří byly postaveny téměř ve všech evropských zemích. Mnozí z nich byli součástí hlavních univerzit. První observatoř ve Spojených státech byl postaven na University of North Carolina v roce 1830.
Až do druhé poloviny 19. století, o provedené práci v observatoří bylo především stanovení pozic a pohybů a objev nové nebeská tělesa. Nicméně, s rozvojem fotografie a vynález nástrojů, jako je spektroskopu a interferometru, to se stalo možné studovat jak složení, tak pohyb hvězd. Pro tuto práci, větších dalekohledů, které se shromáždili více světla, byl stavěn.
Základy radioastronomie byly položeny v roce 1930, kdy bylo zjištěno, že rádiové signály přicházely z vesmíru. Ačkoli některé radioteleskopy byly stavěny dříve, většina z rozsáhlé budovy rozhlasových observatoří začala v roce 1950.
Atmosféra silně interferuje s připomínkami některých typů záření, zejména ultrafialové záření a rentgenové záření. Řada družic byly umístěny na oběžnou dráhu ke studiu hvězd (včetně Slunce) a dalších zdrojů těchto druhů záření. Jeden z prvních takových družic byla první Orbiting Solar Observatory (OSO-1), který byl zahájen v roce 1962. Mezi další patří vysoké energetické Astronomie Hvězdárny zahájena v pozdní 1970. Hubble Space Telescope, velký optický dalekohled, byl zahájen v roce 1989. pozorování ukázala, že dalekohled primární zrcadlo bylo chybné, a v roce 1993 astronauti nainstalovali opravný optický systém.
