과학 연구 목적에 따라 천문대는 광학 천문대, 전파 천문대, 우주 천문대로 나뉜다. 광학 천문대의 주요 설비는 광학 천문 실험에 사용되는 선글라스, 광학 망원경 등 방위 천문학이나 천체물리학 연구에 주로 쓰인다. 전파 천문대는 주로 전파 망원경과 같은 다양한 거대하거나 초대형 무선 수신 장치와 기지국으로 구성되어 있으며, 주로 전파 천문 등의 연구에 쓰인다. 우주 천문대는 주로 고급 광학 관측 시스템으로 구성되어 있으며, 주로 공중에서 위성과 협력하여 고급 공간 관측 플랫폼을 형성하는 데 사용됩니다.
일찍이 기원전 2600 년에 고대 이집트인들은 시리우스를 더 잘 관찰하기 위해 지금까지 세계 최초의 천문대를 세웠다. 마찬가지로 기원전 2000 년에도 바빌로니아 사람들은 같은 이유로 천문대를 세웠다. 중국은 약 2500 년 전부터 천문대를 짓기 시작했지만 당시 대청, 상대, 관람대라고 불렸다. 많은 고대 국가에서 천문대는 천문을 관측하는 장소일 뿐만 아니라 점술과 제사를 지내는 장소이기도 하기 때문에 천문대는 일반적으로 통치자들이 가장 중요하게 여기는 장소 중 하나이다.
시대가 끊임없이 변화함에 따라 천문대의 건물도 끊임없이 변화하고 개선되고 있다. 역사상 유명한 천문대는 덴마크 천문학자 디곡이 1576 년 코펜하겐에 세워진 천문대로 당시 가장 선진적인 천문 기구를 갖추고 있다. 중국 최초의 천문 관측대는 원대에 건설되어 현재 등봉현 동남13km 의 고진천문대에 위치하고 있다. 원대 유명 천문학자 곽수경은 이곳에서 천체를 관측해 회귀년은 365 일 5 시간 49 분 20 초, 현대측정회귀년과는 26 초 차이라는 천문 결과를 추정했다. 그가 편찬한 연대기는 현재의 양력보다 300 년 일찍 태어났는데, 이는 중국 고대 천문력의 과학 연구 수준이 이미 상당히 뛰어나다는 것을 알 수 있다.
천문대의 주요 목적은 천문학자들이 망원경으로 하늘을 더 쉽게 관찰할 수 있게 하는 것이다. 사람들이 하늘에 있는 별의 모양과 운행을 더 잘 관찰할 수 있도록 천문대는 일반적으로 산이 별에 더 가깝기 때문이 아니라 도시에서 멀리 떨어진 산에 세워져 있다. 별은 지구에서 멀리 떨어져 있다. 보통 별은 지구에서 수십억 킬로미터 떨어져 있고, 가장 가까운 천체달은 지구에서 38 만 킬로미터 떨어져 있다. 지구상의 산맥은 일반적으로 길이가 몇 킬로미터밖에 되지 않기 때문에, 이렇게 짧은 거리를 줄이는 것은 분명히 중요하지 않다. 산의 지리적 위치가 비교적 높고, 공기가 비교적 희박하고, 연기와 물기가 적고, 천체 관측에 미치는 영향이 적고, 천문학자 과학 연구의 순조로운 진행에 더 유리하기 때문이다. 중국의 유명한 천문대 (예: 자금산 천문대) 는 남경의 동북부, 해발 267 미터에 위치해 있다.
일반적으로 천문대의 지붕은 은백색의 반구로 설계되었다. 멀리서 보면 은백색의 둥근 지붕이 햇빛에 반짝 빛난다. 이런 형태로 디자인된 것은 미관을 위한 것이 아니다. 사실 은백색의 돔집은 천문대의 관찰실이다. 옥상 반구는 거대한 천창을 잘라낼 수 있는데, 주로 사람들이 천문 망원경을 통해 우주를 관찰할 수 있도록 하기 위해서이다. 일반 천문 망원경은 모두 커서 마음대로 움직일 수 없다. 하지만 망원경으로 관측하는 데는 360 도의 관측 공간이 필요하며, 일반 지붕으로 관측하는 망원경으로는 사용 조건을 만족시키기 어렵다. 하지만 천문대는 반구형 지붕 설계를 통해 매우 넓은 360 도 천창을 갖추고 있으며, 천문 망원경의 360 도 회전 요구를 충분히 만족시켜 전문 천문 망원경으로 하늘을 직접 탐색하고 관측할 수 있게 해 준다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 사용하지 않을 때는 돔에 있는 천창을 닫기만 하면 망원경이 비바람을 피할 수 있고 공간 제한의 영향을 받지 않을 수 있다.