早在公元前2600年，古埃及人就为了可以更好的观测天狼星，建立了迄今为止已知的世界上最早的天文观测台；同样的到公元前2000年，古巴比伦的人们为了相同的理由，也建立了天文台。中国在大约2500年前，也开始建造天文台，但是在当时这被称为清台、灵台、观象台等。在古代的许多国家，天文台不仅是观测天文的场所，同时也是进行占卜和祭祀的场所，因此天文台一般都是统治者最关注的场所之一。
随着时代的不断变化，天文台的建筑也在发生着不断地变化和改进，历史上比较有名的就是1576年丹麦的天文学家第谷在哥本哈根建立的天文台，它配备了当时最先进的天文仪器，中国最早的天文观测台就是始建于元代的，现位于登封县城东南13公里告成镇的观星台。元代著名的天文学郭守敬曾在此地对天体进行观察，推算出一个回归年为365日5小时49分20秒的天文结果,与现代测定一回归年时间相比仅差26秒。有他制定的《授时历》比现在通行的公历还早诞生300年,由此可见中国古代关于天文历法的科学研究水平已经相当高超。
