观星台建于元朝初年，是我国现存古老的天文台，也是世界上的天文科学建筑物。郭守敬曾经在这里重新观测了二十八星宿和其他一些恒星的位置，并编制了当时先进的历法——授时历。观星台的建立，代表了当时我国天文科学的巨大成就。观星台前后院落共分照壁、山门、垂花门、周公测影台、大殿、观星台、螽斯殿等七进，院内复制安装各种天文仪器十多种。观星台系砖石混合建筑结构，由台体和石圭两个部分组成，台体呈方形覆斗状，四壁用水磨砖砌成。台高9.46米，连台顶小室统高12.62米。顶边各长8米多，基边各长16米多，台四壁明显向中心内倾，其收分比例表现出中国早期建筑的特徵。台顶小室是明嘉靖七年(公元1528年)修葺时所建。台下北壁设有对称的两个踏道口，人们可以由此登临台顶。为了导泄台顶和踏道上的雨水，在踏道四隅各设水道一孔，水道出水口雕作石龙头状。台的北壁正中，有一个直通上下的凹槽，其东、西两壁有收分，南壁上下垂直，距石圭南端36厘米。石圭用来度量日影长短，所以又称“量天尺”。它的表面用36方青石板接连平铺而成，下部为砖砌基座。石圭长31.196米，宽0.53米，南端高0.56米，北端高0.62米。石圭居子午方向。圭面刻有双股水道。水道南端有注水池，呈方形﹔北端有泄水池，呈长条形，泄水池东﹑西两头凿有泄水孔。池﹑渠底面，南高北低，注水后可自灌全渠，不用时水可排出。泄水池下部，有受水石座一方，为东西向长方形，其上亦刻有水槽一周。