人类对天空的好奇和探究可以追溯到公元前2600年，古埃及人为了观测天狼星，建立了迄今为止世界上最早的天文台。
1576年，第谷·布拉赫建立的天文台配备了当时最先进的天文仪器。天文望远镜发明后，巴黎天文台、格林尼治天文台陆续建立。随后，大口径反射望远镜的使用，使得天文观测进入全新时期，天文台如雨后春笋般在世界各地落地建设。
紫金山天文台位于南京玄武区紫金山海拔267米的天堡峰，被誉为“中国现代天文学的摇篮”，在暗物质和空间天文、南极天文和射电天文、行星科学和深空探测等学科方向取得了不凡成果，还成功研制并运行了我国首颗天文科学卫星——“悟空”号暗物质粒子探测卫星。
20世纪80年代末，随着南京市人口的快速增长，城市亮化灯光对天文观测带来了毁灭性打击，加上工业污染带来的灰霾，紫金山天文台最终失去观察天空的功能，只能作为科普教育基地存在。
为了避免建成便遭淘汰的尴尬，天文台选址必须慎之又慎，意识到这一点，一些天文台由城市走向乡村。远离城市，除了能有效避免光污染和雾霾影响，还能远离无线电波带来的射电干扰。当然，海拔越高的地方空气越稀薄，对天体信号干扰越少。所以，天文台要建在山上，海拔最好在5000米左右，且周围没有遮挡物。世界上公认的三个最佳天文台都设在高山之巅，分别为夏威夷莫纳凯亚山山顶、智利安第斯山山顶、大西洋加那利群岛山顶。
当然，天文台也可以建在海底。特玛姆特海底天文台位于美国夏威夷海平面以下4800米深处。夏威夷海清澈的海水像一面巨大的镜子，为天文台提供了天然光源。也许有人担心海底天文台观测和接受天体信息的效果，结果恰恰相反，在某些情况下，比如观测太阳核心部分瞬间变化方面，海底天文台的观测结果比任何一个地面天文台都清晰。
天文台除了考虑地理位置，还要考虑气象因素。云雾、尘埃、水蒸气的波动，对天文观测都有影响。云量多、雨水多的地方自然不能入选，试想一下，一个常年雨水连绵、云雾缭绕的地方，有多少时间可供天空观测？所以，干旱、少雨的地方最佳。
天文台位置不同，观测天空的侧重点也不尽相同。位于新西兰南岛麦肯奇地区的约翰山天文台，是世界天文学家公认为观察银河系及宇宙的最佳地点。这里四面环山，恰好是一个天然盆地，由于人迹罕至，人为造成的光污染极小，足够的黑暗环境，保证了夜空的美丽。纯净而晴朗的夜空，繁星点点，银河和大团星座清晰可见，独有的南十字星也停留在黑色天幕上，倘若能和喜欢的人坐在一起眺望星空，这大概是世界上最浪漫的事情了吧！
如今，人们能想到的地方已经无法满足天文台选址的要求了。近年来，天文台剑走偏锋，正走向去往荒漠无人区的道路上。阿塔卡马天文台，位于智利阿塔卡马沙漠北部的一处山顶，海拔5640米，是世界上最高的天文台。这里一年四季万里无云，雨雪天气极为罕见，很多国家在此建立了天文台。
2019年4月，首张黑洞照片呈现在世人面前。你也许不知道，这张照片来自8个亚毫米射电望远镜组成的全球望远镜组成阵列。这些望远镜所在的天文台分布全球，北至西班牙，南至南极，于2017年4月4日同时启动，将视线投向宇宙，对两个黑洞目标进行联合观测。