Обсерватория Российской Академии наук, основанная в 1839 г. Первым директором, определившим на многие годы задачи главной российской обсерватории, стал В.Я. Струве (1793-1864). Обсерватория располагала 15-дюймовым рефрактором, который был крупнейшим в мире в течение 25 лет.

В 1885 г. сын В.Я. Струве - О.В. Струве (1819-1905), ставший с 1862 г. директором обсерватории, добился ассигнований на 30-дюймовый рефрактор, опять же крупнейший в мире. Объектив этого рефрактора был заказан у А.Кларка в США, а механика - у фирмы Репсольда в Гамбурге. Этот телескоп вступил в строй в 1885 г., но продержал титул крупнейшего всего год.

В результате к концу XIX века за Пулковской обсерваторией утвердилась слава "астрономической столицы мира". В 1893 г. инструментарий ГАО пополнился нормальным астрографом (D=330 мм, f=345 см).

Тяжелые испытания выпали на долю обсерватории в 30-х - 40-х гг. ХХ века. Репрессии 1936-37 гг. унесли жизни многих ведущих астрономов, а в 1941-42 гг. обсерватория, оказавшаяся практически на линии фронта, была полностью разрушена. Решение о ее восстановлении было принято уже в марте 1945 г., а официальное открытие восстановленной обсерватории состоялось в мае 1954 г.

Фотографические наблюдения велись на 26-дюймовом рефракторе, полученном по репарации в 1947 г. Среди других инструментов следует упомянуть большой пулковский зенит-телескоп ЗТФ-135, нормальный и зонный астрографы, горизонтальный солнечный телескоп АЦУ-5 (с 1965 г.).

Близость большого города являлась существенной помехой для астрофизических наблюдений. Поэтому ряд работ проводился на южных обсерваториях, в том числе на Симеизской обсерватории в Крыму (бывшей с 1912 по 1945 г. филиалом ГАО), постоянно действующей Араратской экспедиции в Армении (1974-91), на телескопе Астрофизического института АН Казахстана, Кисловодской горной станции (образована в 1948 г.). Некоторые астрометрические наблюдения проводились в Николаевском отделении ГАО