主要装备各光学天文仪器，如光学天文望远镜、太阳镜等，从事方位天文学或天体物理学方面的研究。 光学天文台
一般主要由巨型甚至超巨型的无线接受设备和基站等构成，装备射电望远镜，观察的范围更大，受干扰小，从事射电天文学的研究！ 射电天文台
主要由一些用于空间观测的人造卫星组成，配备非常先进的光学观测系统！ 空间天文台
公元前2600年，古埃及为了观测天狼星，建立了迄今为止已知世界上最早的天文台；前2000年，巴比伦也建立了天文台。中国在大约2500年前，也开始有天文台，当称为清台、灵台、观象台。古代许多国家的天文台常常不但是天文观测的场所，也是运用占星学的场所，也因此天文台一般都为统治者所控制。15-16世纪，欧洲的一些天文家开始建立自己的天文台，其中很著名的就是丹麦的天文学家第谷1576年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。天文望远镜发明后，天文台得到了发展。1667年法国建立了巴黎天文台；1675年英国建立了格林尼治天文台。20世纪，天体物理学的发展进一步促进了天文台的发展，许多天文台装备了大口径的反射望远镜。截止至2009年，世界上大约有400个大型的天文台。
在天文台里，人们是通过天文望远镜来观察太空，天文望远镜往往做得非常庞大，不能随便移动。而天文望远镜观测的目标，又分布在天空的各个方向。如果采用普通的屋顶，就很难使望远镜随意指向任何方向上的目标。天文台的屋顶多数造成圆球形，并且在圆顶和墙壁的接合部装置了由计算机控制的机械旋转系统；半球上有一条宽宽的裂缝，从屋顶的最高处一直裂开到屋的底方，但那不是裂缝，而是一个巨大的天窗，庞大的天文望远镜就通过这个天窗指向辽阔的太空。这样，用天文望远镜进行观测时，只要转动圆形屋顶，把天窗转到要观测的方向，望远镜也随之转到同一方向，再上下调整天文望远镜的镜头，就可以使望远镜指向天空中的任何目标了。在不用时，只要把圆顶上的天窗关起来，就可以保护天文望远镜不受风雨的侵袭。
通常的科普介绍，往往传递了一种错误的信息，仿佛所有的天文台屋顶都是做成了半球形，而且设计成球形的原因是前述的为了实现日常观测中的调整观测方向。这是不对的 。不是所有的的天文台屋顶都是半球形：对于射电望远镜，里面的雷达需要全半空间无死角的旋转，那当然需要给它做一个半球形的外罩，就像军舰上的雷达天线罩一样；而对于普通的光学望远镜，其设计成半球形的主要原因也不是因为观测中的调向，因为，即使不设计成球形，只要具有旋转功能，就可以实现不同方向的灵活调整，对于这类望远镜，天文台的屋顶设计成半球形的主要原因，一是为了建筑结构力学上的结构稳定性，球形屋顶会更结实更稳定，二是为了美观[1] 。
当然，对于不需要水平旋转的望远镜，就更不必设计成半球形屋顶了。例如，有些天文观测只要对准南北方向进行，利用地球自转而转换视角，无需本身转动，这样观测室就可以造成长方形或方形的，在屋顶中央开一条长条形天窗，天文望远镜就可以进行工作了。