На вершине Пулковской горы, в 19 километрах от города Санкт-Петербург, 19 августа 1839 года, состоялось торжественное открытие новой обсерватории. Она была построена с разрешения российского императора Николая I, по проекту архитектора Александра Брюлова. Первым директором Пулковской обсерватории стал Василий Яковлевич Струве.

Первоначально комплекс состоял из самого здания обсерватории с тремя башнями и двух домов для проживания астрономов. На момент открытия штат состоял из 7 человек, в том числе директор и 4 астронома. В обсерватории находился один из самых больших на тот момент в мире телескопов - с фокусным расстоянием 7 м и диаметром объектива 38 см.

Здание учреждения располагается в 19 километрах к югу от центра Санкт-Петербурга на местности Пулково на Пулковских высотах. Пулковская обсерватория - основная астрономическая обсерватория Российской академии наук. Основным направлением работ было определение положения звёзд в пространстве, а также поиск и исследование двойных звёзд. В обсерватории производились географические исследования территории России, она использовалась для развития средств навигации. В ней были составлены довольно точные каталоги звездного неба.

Научная деятельность обсерватории охватывает практически все приоритетные направления фундаментальных исследований современной астрономии: небесная механика и звездная динамика, астрометрия - геометрические и кинематические параметры Вселенной, Солнце и солнечно-земные связи, физика и эволюция звезд, внегалактическая астрономия, аппаратура и методика астрономических наблюдений.

У обсерватории есть одна действующая наблюдательная станция - Кисловодская горная астрономическая станция, а также два телескопа, работающих на территории других обсерваторий: метровый телескоп АЗТ-24, установленный на наблюдательной станции Кампо-Императоре, принадлежащей Римской обсерватории, и 40-сантиметровый телескоп MEADE LX-200, на территории обсерватории «Светлое», принадлежащей Институту прикладной астрономии РАН.

С 1990 года обсерватория входит в состав охраняемого ЮНЕСКО объекта «Исторический центр Санкт-Петербурга и связанные с ним комплексы памятников», в том числе, кладбище Пулковской обсерватории. Указом Президента Российской Федерации № 275 от 2 апреля 1997 года Пулковская обсерватория включена в Государственный свод особо ценных объектов культурного наследия народов Российской Федерации.

Президиум РАН 5 июня 2018 года постановил перенести в течение 5 лет астрономические наблюдения из Пулково на другие наблюдательные базы, расположенные в более благоприятных астроклиматических условиях.